JP4049126B2 - Motor drive circuit, electronic device, and motor drive method - Google Patents
Motor drive circuit, electronic device, and motor drive method Download PDFInfo
- Publication number
- JP4049126B2 JP4049126B2 JP2004171071A JP2004171071A JP4049126B2 JP 4049126 B2 JP4049126 B2 JP 4049126B2 JP 2004171071 A JP2004171071 A JP 2004171071A JP 2004171071 A JP2004171071 A JP 2004171071A JP 4049126 B2 JP4049126 B2 JP 4049126B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- phase
- signal
- voltage
- rotor
- drive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/22—Controlling the speed digitally using a reference oscillator, a speed proportional pulse rate feedback and a digital comparator
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
- H02P23/26—Power factor control [PFC]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
本発明は、ロータの回転角度を検出する位置検出センサを持たない、いわゆるセンサレス方式のブラシレスモータの駆動回路、および、これを用いた電子機器、ならびに、モータ駆動方法に関する。 The present invention relates to a so-called sensorless brushless motor drive circuit that does not have a position detection sensor for detecting the rotation angle of a rotor, an electronic device using the same, and a motor drive method.
センサレスモータの駆動回路としては、たとえば三相のブラシレスモータを駆動する回路が知られている。
この三相のブラシレスモータを駆動する回路は、ホール素子等の回転検出素子を用いずに、駆動コイルに発生する誘起電圧(逆起電力またはEMF(electromotive force)とも言われる)を利用し、駆動コイルに通電される駆動電流(通電)を切り換えるようになっている。この種の一般的なセンサレスモータの駆動回路は、励磁コイルの誘起電圧を検出し、極性が反転するタイミングに対してある遅延量を与えて通電切り換えを行っている。
As a sensorless motor driving circuit, for example, a circuit for driving a three-phase brushless motor is known.
The circuit that drives this three-phase brushless motor uses an induced voltage (also called back electromotive force or EMF (electromotive force)) generated in the drive coil without using a rotation detecting element such as a Hall element. The drive current (energization) energized to the coil is switched. This type of general sensorless motor drive circuit detects the induced voltage of the exciting coil, and switches the energization by giving a certain delay amount to the timing at which the polarity is inverted.
また、一般的なセンサレスモータの駆動回路では、通電切り換え時に発生するスパイク電圧(フライバック電圧)をフィルタ等によって除去している。さらに、一般的なセンサレスモータの駆動回路では、モータのロータが制止すべき位置(基準位置とも言われる)にすでにあって駆動コイルに対して通電した直後にモータのロータが起動しない場合に備えて、ある時間内に駆動コイルにおける誘起電圧を検出できなかった時には、起動パルスを発生して強制的に、その通電パターンに切り換えるようになっている。 Further, in a general sensorless motor drive circuit, spike voltage (flyback voltage) generated at energization switching is removed by a filter or the like. Furthermore, in a typical sensorless motor drive circuit, the motor rotor is already in a position to be stopped (also referred to as a reference position) and the motor rotor does not start immediately after the drive coil is energized. When the induced voltage in the drive coil cannot be detected within a certain period of time, a start pulse is generated to forcibly switch to the energization pattern.
このような極性が反転するタイミングにある遅延量を与えたり、スパイク電圧を除去するためのフィルタを設けたり、そして起動パルスを生成するための信号処理方式としては、アナログ方式とデジタル方式に大きく大別することができる。
アナログ方式のモータ駆動回路では、CRの時定数を利用して、位相の遅延量や、スパイク電圧の除去および起動パルスの生成を行っている。またデジタル方式のモータ駆動回路では、マイクロプロセッサ等を使用しアナログ式と同等な機能処理を行っている。したがって、回路規模が大きな装置ではデジタル方式が使用可能であるが、回路を小規模にしなければならない用途では、マイクロプロセッサ等をコストや実装面積の点で使用できないために、必然的にデジタル式ではなくアナログ式を採用せざるを得ない。
Signal processing methods for giving a certain amount of delay at the timing of inversion of polarity, providing a filter for removing spike voltages, and generating a start pulse are largely divided into analog methods and digital methods. Can be separated.
The analog motor drive circuit uses the CR time constant to remove the phase delay amount, spike voltage, and start pulse. The digital motor drive circuit uses a microprocessor or the like to perform functional processing equivalent to the analog type. Therefore, a digital system can be used in a device with a large circuit scale. However, in an application where a circuit must be made small, a microprocessor or the like cannot be used in terms of cost and mounting area. There is no choice but to adopt an analog type.
ところがアナログ方式では、CR時定数回路の各要素の最適定数を設定する必要があるが、各要素の間に互いに性能干渉する定数値があるため最適定数の設定が難しく、また抵抗やコンデンサが多数必要であるために、部品点数が多くなってしまうという欠点がある。 However, in the analog method, it is necessary to set optimum constants for each element of the CR time constant circuit, but it is difficult to set the optimum constant because there are constant values that interfere with each other's performance, and there are many resistors and capacitors. Since it is necessary, there is a disadvantage that the number of parts increases.
ところで近年、携帯電話に代表される電子機器において、騒音環境対応およびバリアフリー対応(聴覚障害者への対応)を目的とする無音報知手段として使用される振動モータに対して、小型化・薄型化・高信頼性化が求められている。現在、一般的に使用されているのはブラシ付きコアレスモータであるが、ブラシの摩耗による短寿命の問題や、回転するコイルの内・外側にエアーギャップを設けなければならない構造上の宿命から直径方向に外形寸法が小さくし難い問題がある。
そのため、振動モータのコイルを固定し、永久磁石をロータとするブラシレス化が検討されている。ブラシレスモータは、ブラシがないため信頼性が高く、モータ構造を磁気面対向型とすれば、とくに薄型化に有利である。電子機器全体を設計する側からブラシレスモータを見たとき、駆動回路をモータのモジュールに内蔵させたい要求が生じる。ただし当然ながら、このとき現在のブラシ付きコアレスモータと同等な動作機能が求められる。
By the way, in recent years, in electronic devices typified by mobile phones, the size and thickness of vibration motors used as silence notification means for noise environment and barrier-free (for hearing impaired people) have been reduced.・ High reliability is required. Currently, coreless motors with brushes are commonly used, but they have a short diameter due to wear of the brushes and due to the structural fate of having to provide an air gap inside and outside the rotating coil. There is a problem that it is difficult to reduce the external dimensions in the direction.
Therefore, a brushless structure in which a coil of a vibration motor is fixed and a permanent magnet is used as a rotor has been studied. A brushless motor is highly reliable because it does not have a brush, and if the motor structure is a magnetic surface facing type, it is particularly advantageous for thinning. When the brushless motor is viewed from the side of designing the entire electronic device, there is a demand for incorporating the drive circuit in the motor module. However, of course, at this time, an operation function equivalent to that of the current brushless coreless motor is required.
小型のブラシレスモータに駆動回路を内蔵するためには、駆動回路のIC化と、ICの実装面積の削減に繋がるIC規模の最小化、IC以外の外付け電気部品点数が少ないこと、外付け電気部品はその外形が充分小さいことが要求される。 In order to incorporate a drive circuit in a small brushless motor, the drive circuit is integrated into an IC, the size of the IC is reduced, which leads to a reduction in the mounting area of the IC, the number of external electrical components other than the IC is small, and the external electrical The parts are required to have a sufficiently small outer shape.
いわゆるPLL回路を用いたブラシレスモータの駆動回路が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特許文献1は、その目的の一つがブラシレスDCモータのセンサレス駆動を簡易な回路で行うためのモータ駆動回路およびモータ駆動方法を提供することである。
その目的を達成するために特許文献1では、発振周波数を決定するVCOの周波数出力位相をEMF位相と合致させるように位相ループを形成していて、これが、いわゆるPLL回路となっている。ロータの回転位相と駆動回路位相を合わせ込むことが、PLL回路部の目標である。
In order to achieve the object, in
特許文献1のようにPLL回路を用いる場合に問題となるのは、PLL回路内部にある、ロータの回転位相と駆動回路位相を比較する位相比較器の出力信号を受けて、これを平滑し、VCOへの周波数制御信号として出力するためのループフィルタ(またはLPF:ローパスフィルタ)である。
一般的にロータの回転速度変動は、その動作が機械時定数(数ms〜数100ms)に依存するため、電気信号時定数と比較し緩やかである。そのためループフィルタのカットオフ周波数も低い値に設定する必要があり、定数となるコンデンサの容量値が大きな値となりやすい。
When a PLL circuit is used as in
Generally, the rotational speed fluctuation of the rotor is gentler than the electric signal time constant because its operation depends on the mechanical time constant (several ms to several hundred ms). Therefore, it is necessary to set the cut-off frequency of the loop filter to a low value, and the capacitance value of the capacitor that is a constant tends to be a large value.
特許文献1では、この特許文献1の第4図に示す、いわゆるラグ・リード型フィルタを用いているが、そのコンデンサの容量値は1.291μF〜11.621μFとなっている(特許文献1:第7ページ左段第18行目参照)。
In
現在最小の「0603」JIS規格サイズのチップ型積層セラミックコンデンサ容量は、最大で0.1μF、B特性が6.3Vであることから、上記の容量値を得ようとすると、より大きなチップサイズの素子となってしまう。 The current minimum “0603” JIS standard size chip-type multilayer ceramic capacitor has a maximum capacitance of 0.1 μF and a B characteristic of 6.3 V. Therefore, when trying to obtain the above capacitance value, a larger chip size It becomes an element.
ループフィルタの帯域を変えずに、より小さな容量値が使えるように、ループフィルタの動作電流を下げてしまう対応が考えられるが、これを小さくすることはループフィルタを含み、その前後の動作インピーダンスが高くなることになり、回路系の電流精度が悪化することや、外来ノイズ耐性の点で問題になりやすいことが懸念される。 It is conceivable to reduce the operating current of the loop filter so that a smaller capacitance value can be used without changing the band of the loop filter, but reducing this includes the loop filter, and the operating impedance before and after the loop filter is reduced. There is a concern that the current accuracy of the circuit system will deteriorate and that it will be a problem in terms of resistance to external noise.
以上より、位相比較器の出力信号を平滑することなく、モータを安定駆動するための、新しい駆動手法の開発が求められている。 In view of the above, development of a new driving method for stably driving the motor without smoothing the output signal of the phase comparator is required.
本発明が解決しようとする課題は、従来回路と比較してIC化に適し、IC回路規模の最小化が図れ、IC以外の外付け電気部品点数が少なくなり、かつ、外付け電気部品の定数も最小チップサイズで得られる値とし、さらに安定したモータの回転動作を得るセンサレスモータ駆動回路を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that it is suitable for IC as compared with the conventional circuit, the size of the IC circuit can be minimized, the number of external electric parts other than the IC is reduced, and the constant of the external electric parts Is a value obtained with the minimum chip size, and further provides a sensorless motor driving circuit for obtaining a stable motor rotation operation.
本発明に係るモータ駆動回路は、ロータと、当該ロータに対向する複数のコイルとを備えているセンサレスのブラシレス直流モータを駆動するモータ駆動回路であって、制御端子に印加された制御電圧に応じた周波数で発振しクロック信号を生成する電圧制御発振回路を内蔵し、当該電圧制御発振回路からの前記クロック信号に基づいて、前記クロック信号の周波数で規定される周期を有し位相差が順次異なる複数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記複数の駆動信号を前記複数のコイルに供給して前記ロータを回転させたときに、前記複数のコイルに誘起される誘起電圧をモニタし、前記誘起電圧から得られるロータ位相が前記駆動信号から得られる電気位相に対し遅れているときに第1検出信号を生成し、前記電気位相に対し前記ロータ位相が進んでいるときに第2検出信号を生成する位相ずれ検出部と、前記第1検出信号と前記第2検出信号を入力し、入力した前記第1検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御端子を充電し、入力した前記第2検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御端子を放電する充放電回路と、前記制御端子に接続され、前記充電または前記放電時の電流変化を、互いに逆の向きを有する前記制御電圧の変化に変換する変換素子と、前記充放電回路と前記変換素子が前記制御電圧を制御して前記電圧制御発振回路の発振周波数を上げるときの最大制御時間が、前記制御電圧を制御して前記発振周波数を下げるときの最大制御時間より短くなるように、前記第1検出信号と前記第2検出信号のそれぞれに対し、前記アクティブ状態の持続時間の上限を規制する制御規制部と、を有する。 A motor drive circuit according to the present invention is a motor drive circuit for driving a sensorless brushless DC motor including a rotor and a plurality of coils opposed to the rotor, according to a control voltage applied to a control terminal. incorporating a voltage controlled oscillator for generating an oscillating clock signal at a frequency based on the clock signal from the voltage controlled oscillator, a phase difference is sequentially different has a period defined by the frequency of the clock signal a drive signal generator for generating a plurality of drive signals, when rotating the rotor by supplying said plurality of drive signals to said plurality of coils, to monitor the voltage induced in the plurality of coils, A first detection signal is generated when a rotor phase obtained from the induced voltage is delayed with respect to an electrical phase obtained from the drive signal, and a first detection signal is generated before the electrical phase. A phase shift detection unit for generating a second detection signal when the rotor phase leads, and enter the first detection signal and the second detection signal, for the duration of the active state of the inputted first detection signal A charge / discharge circuit that charges the control terminal and discharges the control terminal for a duration of an active state of the input second detection signal; and is connected to the control terminal, and a current change at the time of charging or discharging, A conversion element that converts the change in the control voltage to have opposite directions, and a maximum control time when the charge / discharge circuit and the conversion element control the control voltage to increase the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillation circuit. , For each of the first detection signal and the second detection signal so as to be shorter than a maximum control time when the control voltage is controlled to lower the oscillation frequency. And a control regulating portion for regulating an upper limit of the duration of state.
本発明では、好適に前記駆動信号生成部は、ロータが停止時から確実に起動する起動周波数を下限周波数とする起動制御回路を有する。 In the present invention, the drive signal generation unit preferably includes a start control circuit having a lower limit frequency as a start frequency at which the rotor is reliably started from a stop.
本発明に係る電子機器は、ロータ、および、当該ロータに対向する複数のコイルを備えているセンサレスのブラシレス直流モータと、当該ブラシレス直流モータを駆動するモータ駆動回路と、をモジュール化して内蔵している電子機器であって、前記モータ駆動回路が、制御端子に印加された制御電圧に応じた周波数で発振しクロック信号を生成する電圧制御発振回路を内蔵し、当該電圧制御発振回路からの前記クロック信号に基づいて、前記クロック信号の周波数で規定される周期を有し位相差が順次異なる複数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、前記複数の駆動信号を前記複数のコイルに供給して前記ロータを回転させたときに、前記複数のコイルに誘起される誘起電圧をモニタし、前記誘起電圧から得られるロータ位相が前記駆動信号から得られる電気位相に対し遅れているときに第1検出信号を生成し、前記電気位相に対し前記ロータ位相が進んでいるときに第2検出信号を生成する位相ずれ検出部と、前記第1検出信号と前記第2検出信号を入力し、入力した前記第1検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御端子を充電し、入力した前記第2検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御端子を放電する充放電回路と、前記制御端子に接続され、前記充電または前記放電時の電流変化を、互いに逆の向きを有する前記制御電圧の変化に変換する変換素子と、前記充放電回路と前記変換素子が前記制御電圧を制御して前記電圧制御発振回路の発振周波数を上げるときの最大制御時間が、前記制御電圧を制御して前記発振周波数を下げるときの最大制御時間より短くなるように、前記第1検出信号と前記第2検出信号のそれぞれに対し、前記アクティブ状態の持続時間の上限を規制する制御規制部と、を有する。 An electronic apparatus according to the present invention includes a sensor and a brushless DC motor having a plurality of coils facing the rotor, and a motor drive circuit that drives the brushless DC motor in a modular manner. an electronic apparatus are, the motor drive circuit incorporates a voltage controlled oscillator for generating an oscillating clock signal at a frequency corresponding to the control voltage applied to the control terminal, the clock from the voltage controlled oscillator on the basis of the signal, and the clock signal driving signal generating unit having a phase difference to generate a sequential plurality of different drive signals has a period that is defined at a frequency of, by supplying the plurality of drive signals to said plurality of coils when rotating the rotor, the plurality of voltage induced on the coil monitor, drive the rotor phase obtained from the induced voltage A phase shift detection unit for generating a first detection signal to generate a second detection signal when with respect to the electrical phase is progressing the rotor phase when delayed relative electrical phase obtained from the signal, the second One detection signal and the second detection signal are input, the control terminal is charged for the duration of the active state of the input first detection signal, and the control is performed for the duration of the active state of the input second detection signal. A charge / discharge circuit that discharges a terminal; a conversion element that is connected to the control terminal and converts a change in current during the charge or discharge into a change in the control voltage having opposite directions; and the charge / discharge circuit; Maximum control time when the conversion element controls the control voltage to increase the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit, maximum control when the conversion element controls the control voltage and decreases the oscillation frequency To be shorter than during, for each of said first detection signal and the second detection signal, and a control regulating portion for regulating an upper limit of duration of the active state.
本発明に係るモータ駆動方法は、ロータと、当該ロータに対向する複数のコイルとを備えているセンサレスのブラシレス直流モータを駆動するモータ駆動方法であって、保持された制御電圧に応じた周波数のクロック信号を生成するステップと、前記クロック信号の前記周波数で規定される周期を有し位相差が順次異なる複数の駆動信号を、前記クロック信号に基づいて生成するステップと、前記複数の駆動信号を前記複数のコイルに供給して前記ロータを回転させたときに、前記複数のコイルに誘起される誘起電圧をモニタし、前記誘起電圧から得られるロータ位相が前記駆動信号から得られる電気位相に対し遅れているときに第1検出信号を生成し、前記電気位相に対し前記ロータ位相が進んでいるときに第2検出信号を生成するステップと、前記第1検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御電圧の保持ノードを充電することにより、前記クロック信号の生成ステップにおける前記制御電圧を変化させ、前記第2検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御電圧の保持ノードを放電することにより、前記クロック信号の生成ステップにおける前記制御電圧を前記充電時とは逆向きに変化させるステップと、を含み、前記充電と放電により前記制御電圧を変化させるステップにおいて、前記制御電圧が変化して前記クロック信号の前記周波数が上がるときの最大制御時間が、前記制御電圧が逆向きに変化して前記クロック信号の前記周波数が下がるときの最大制御時間より短くなるように、前記第1検出信号と前記第2検出信号のそれぞれに対し、前記アクティブ状態の持続時間の上限を規制する。 A motor driving method according to the present invention is a motor driving method for driving a sensorless brushless DC motor including a rotor and a plurality of coils opposed to the rotor, and has a frequency corresponding to a held control voltage. generating a clock signal, a plurality of drive signals having a phase difference sequentially different has a period defined by the frequency of the clock signal, and generating, based on said clock signal, said plurality of drive signals when rotating the rotor by supplying said plurality of coils, the induced voltage induced in the coils to monitor the electrical phase of the rotor phase obtained from the induced voltage is obtained from the driving signal to A step of generating a first detection signal when delayed and generating a second detection signal when the rotor phase is advanced with respect to the electrical phase. And charging the control voltage holding node for the duration of the active state of the first detection signal, thereby changing the control voltage in the step of generating the clock signal, and maintaining the active state of the second detection signal. Changing the control voltage in the generation step of the clock signal in a direction opposite to that during the charging by discharging the holding node of the control voltage for a time, and the control voltage is reduced by the charging and discharging. In the step of changing, the maximum control time when the frequency of the clock signal increases when the control voltage changes, and the maximum control time when the frequency of the clock signal decreases when the control voltage changes in the opposite direction For each of the first detection signal and the second detection signal, the activation To restrict the upper limit of the duration of the state.
本発明では、好適に、前記クロック信号の生成時に、ロータが停止時から確実に起動する起動周波数を下限とする下限周波数の制御を行う。 In the present invention, preferably, at the time of generating the clock signal, the lower limit frequency is controlled with the lower limit being the starting frequency at which the rotor is reliably started from when stopped.
本発明によれば、従来回路と比較してIC化に適し、IC回路規模の最小化が図れ、IC以外の外付け電気部品点数が少なくなり、かつ、外付け電気部品の定数も最小チップサイズで得られる値とし、さらに安定したモータの回転動作を得ることができる。 According to the present invention, it is suitable for IC compared with the conventional circuit, the circuit scale can be minimized, the number of external electric parts other than the IC is reduced, and the constant of the external electric parts is also the minimum chip size. Thus, a more stable motor rotation operation can be obtained.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図1に、本発明の実施の形態にかかるセンサレスの三相ブラシレス直流モータと、そのモータ駆動回路を示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a sensorless three-phase brushless DC motor and its motor drive circuit according to an embodiment of the present invention.
図1に例示するモータ駆動回路1は、センサレスの三相ブラシレス直流モータ(以下、単に「モータ」という)100を駆動対象とする。モータ100は、マグネットを配したロータ101と、たとえば三相(U相,V相,W相)のモータ駆動コイル(以下、単に「コイル」という)102を配した固定子とを内蔵する。
The
ロータ101の回転軸の周囲に、たとえば8極のマグネットを着磁している。 For example, an 8-pole magnet is magnetized around the rotation axis of the rotor 101.
コイル102は、電気的に120°の位相差をもってロータ101に対向して配置させている3つのコイル、すなわちU相コイル102U、V相コイル102V、および、W相コイル102Wからなる。
この3つのコイルをスター結線し、その接続中点を、当該モータ駆動回路1の中点電位COM用の端子T_COMに接続している。また、3つのコイル、すなわちU相コイル102U、V相コイル102VおよびW相コイル102Wの反接続中点側の端を、当該モータ駆動回路1の駆動信号供給用の端子TU、TV、TWにそれぞれ接続している。
The
The three coils are star-connected, and the midpoint of connection is connected to the terminal T_COM for the midpoint potential COM of the
以下、図1に示すモータ100を駆動対象とすることを前提として、それに対応したモータ駆動回路1の構成および動作を説明する。
Hereinafter, on the premise that the
図1に示すモータ駆動回路1は、たとえばバイCMOS(bipolar-CMOS)構成のモータ駆動IC2に殆どの機能を集積し、その外付け電気部品の点数を極力減らしている。
外付け電気部品としては、チャージポンプ電流設定用抵抗器R_Iref、チャージポンプ用コンデンサC_cp、チャージポンプ用抵抗器R_cp、デカップリングコンデンサC_DCを有する。これら4つの外付け電気部品とモータ駆動IC2、および、上記モータ100を1つのプリント基板に実装してモジュール化している。
The
As external electric components, there are a charge pump current setting resistor R_Iref, a charge pump capacitor C_cp, a charge pump resistor R_cp, and a decoupling capacitor C_DC. These four external electric components, the
デカップリングコンデンサC_DCを、当該モータ駆動回路1の電源電圧Vccの供給端子T_vccと接地電圧GNDの供給端子T_GNDとの間に接続している。デカップリングコンデンサC_DCにより電源電圧Vccの供給ライン接地電圧GNDの供給ラインとの間のインピーダンスを安定化させることができる。
A decoupling capacitor C_DC is connected between the supply terminal T_vcc of the power supply voltage Vcc of the
端子T_vccから供給される電源電圧Vcc、および、端子T_GNDから供給される接地電圧GNDをモータ駆動IC2に供給し、これによる電力でモータ駆動IC2およびモータ100を動作させる。
また、電源電圧Vccの内部供給線とモータ駆動IC2の制御端子T_cpとの間に、チャージポンプ用コンデンサC_cpとチャージポンプ用抵抗器R_cpを直列に接続している。さらに、モータ駆動IC2の基準電流I_refの供給端子T_Irefと接地電圧GNDの内部供給線との間にチャージポンプ電流設定用抵抗器R_Irefを接続している。これらのコンデンサおよび抵抗器の役割については後述する。
The power supply voltage Vcc supplied from the terminal T_vcc and the ground voltage GND supplied from the terminal T_GND are supplied to the
A charge pump capacitor C_cp and a charge pump resistor R_cp are connected in series between the internal supply line of the power supply voltage Vcc and the control terminal T_cp of the
なお図1に示す構成例において、チャージポンプ電流設定用抵抗器R_Irefとチャージポンプ用抵抗器R_cpとをモータ駆動IC2の外部に設置しているが、駆動対象とするブラシレスモータ100の磁気特性と機械的時定数を限定することで、これら2つの抵抗器R_IrefとR_cpをモータ駆動IC2に内蔵することができる。その場合、さらに外付け部品点数を削減することが可能である。
In the configuration example shown in FIG. 1, the charge pump current setting resistor R_Iref and the charge pump resistor R_cp are installed outside the
モータ駆動IC2は、モータ100を駆動し、そのときのロータ101の位相(U相、V相またはW相)を検出し、その位相(以下、ロータ位相またはEMF位相という)と、ロータを駆動しようとする駆動位相(電気位相ともいう)とを比較し、その比較結果に応じて駆動信号の位相を調整し、調整後の駆動信号をコイル102に供給することによりロータ101の回転数を所望の値に制御するためのものである。
The
その目的を達成するためにモータ駆動IC2は、図1に示すように、ロータ位相検出部3、ロジック部4、チャージポンプ回路5、チャージポンプ電流設定器6、電圧制御発振器(VCO)7、プリアンプ8、および、出力部9を有する。
ロジック部4は、さらに、駆動パルス生成部41、最大制御時間T_lateとT_earlyにより制御信号のパルス幅を規制する規制信号生成部43、および、セレクタ44を有する。
In order to achieve the object, as shown in FIG. 1, the
The logic unit 4 further includes a drive
これらモータ駆動IC2を構成する各部は、大別すると、VCO7からのクロック信号CLK_vcoに基づいてコイル102を駆動する三相の駆動信号U,V,Wを生成するための駆動系回路と、駆動信号U,V,Wの周波数を変化させてモータ回転数を制御する制御系回路とに分類できる。
図1においてVCO7、駆動パルス生成部41、プリアンプ8および出力部9が駆動系回路を構成し、かつ、本発明の「駆動信号生成部」の一実施例を構成する。他の各部が制御系回路を構成するが、その詳細については後述する。
These parts constituting the
In FIG. 1, the VCO 7, the
最初に、駆動系回路の各部の構成および動作を説明する。以後、動作説明にあたって、図2および図3の信号波形とそのタイミングを示すタイミングチャートを適宜参照する。 First, the configuration and operation of each part of the drive system circuit will be described. Hereinafter, in the description of the operation, the signal waveforms in FIGS. 2 and 3 and the timing chart showing the timing thereof will be referred to as appropriate.
VCO7は電圧制御型の発振回路であり、制御入力の電位に応じた周波数で発振し、発振周波数に応じた一定周期のクロック信号CLK_vcoを生成する。VCO7の制御入力を、当該モータ駆動IC2の制御端子T_cpに接続している。またVCO7のクロック出力を、次段に接続されている駆動パルス生成部41の入力に接続している。
本例のVCOは、電源電圧Vccを基準とし、制御端子T_cpの電位が電源電圧Vccより下がるほど、出力するクロック信号CLK_vcoの周波数を上げる動作をする。
The VCO 7 is a voltage control type oscillation circuit, and oscillates at a frequency corresponding to the potential of the control input, and generates a clock signal CLK_vco having a constant period corresponding to the oscillation frequency. The control input of the VCO 7 is connected to the control terminal T_cp of the
The VCO of this example operates with the frequency of the clock signal CLK_vco to be output increased as the potential of the control terminal T_cp falls below the power supply voltage Vcc, with the power supply voltage Vcc as a reference.
本例のVCO7の特徴は、制御端子T_cp電位が、基準である電源電圧Vccであっても、VCO7は発振を停止せず、低い周波数で発振を継続することである。この下限周波数は、モータが停止時から確実に起動する回転数となる発振周波数であり、図示を省略しているVCO内7の起動制御回路によって規定される。 The feature of the VCO 7 of this example is that the VCO 7 does not stop oscillating and continues to oscillate at a low frequency even when the potential of the control terminal T_cp is the reference power supply voltage Vcc. This lower limit frequency is an oscillation frequency that is a rotational speed at which the motor is reliably started from the time of stoppage, and is defined by a start control circuit in the VCO 7 not shown.
より詳細に、起動制御回路は、低い周波数で確実に発振動作を行うための時定数を、起動周期t0が駆動系の固有の振動周期T0およびマグネット極数P、コイルまたはスロット数と該マグネット極数の最小公倍数gを用いて次式(1)により規定している。 More specifically, the activation control circuit has a time constant for reliably oscillating operation at a low frequency, the activation period t0 being the inherent vibration period T0 of the drive system, the number of magnet poles P, the number of coils or slots, and the magnet poles. It is defined by the following equation (1) using the least common multiple g of the number.
このようにして規定された時定数をVCO7に設定するために、VCO7に発振起動用コンデンサ71を接続している。
In order to set the time constant defined in this way to the VCO 7, an
駆動パルス生成部41はロジック部4の回路ブロックに属し、出力部9を駆動するための駆動パルス群(Up,Vp,Wp,Un,Vn,Wn)を生成するためのロジック回路である。また、駆動パルス群(Up,Vp,Wp,Un,Vn,Wn)により駆動された出力部9からは、三相の駆動信号U,V,Wが出力され、これが三相のコイル102に供給される。
The
駆動パルス生成部41の具体的な回路は図示を省略する。出力部9の回路は、図1に示している。
出力部9は、三相駆動信号U,V,Wの出力用に6つのバイポーラトランジスタ91H,91L,92H,92L,93H,93Lを有する。その内訳は、ハイサイドスィッチとしてPNPトランジスタ91H,92H,93Hが3つ、ローサイドスィッチとしてNPNトランジスタ91L,92L,93Lが3つである。駆動パルスUpがベースに印加されるトランジスタ91Hと、駆動パルスUnがベースに印加されるトランジスタ91Lとを電源電圧Vccと接地電圧GND間に直列接続し、その接続中点からU相の駆動信号Uを出力するようになっている。同様に、駆動パルスVpが印加されるトランジスタ92Hと、駆動パルスVnが印加されるトランジスタ91Lとを直列接続し、その接続中点からV相の駆動信号Vを出力し、駆動パルスWpが印加されるトランジスタ93Hと、駆動パルスWnが印加される93Lとを直列接続し、その接続中点からW相の駆動信号Wを出力する。
A specific circuit of the
The
プリアンプ8は、駆動パルス生成部41からの出力を受けて、出力部9の6つのトランジスタ91H,91L,92H,92L,93H,93Lをオンまたはオフさせるのに必要なベース電流を供給する。
The
図2(H)に最終的に生成する三相の駆動信号U,V,Wを示す。図2(H)において、駆動信号Uに対する駆動電気角を示している。駆動電気角は、駆動信号Uの立ち上がり期間の中間点を0°とし、1周期が360°に規定している。
直流のモータ100を駆動する三相の駆動信号U,V,Wは、基本的にはハイレベルとローレベルを有する2値のパルス波形であるが、本例ではレベル推移時に±30°のウエイト期間を設けている。また、三相の駆動信号U,V,Wは約120°の位相差を有している。そのため三相コイルは任意の時刻で常に、ハイレベル印加、ローレベル印加、ウエイトの状態となる。
FIG. 2H shows three-phase drive signals U, V, and W that are finally generated. In FIG. 2H, the drive electrical angle with respect to the drive signal U is shown. The drive electrical angle is defined such that an intermediate point of the rising period of the drive signal U is 0 ° and one cycle is 360 °.
The three-phase drive signals U, V, and W for driving the
このような三相の駆動信号U,V,Wを生成するための駆動パルス群(Up,Vp,Wp,Un,Vn,Wn)の波形を、図2(G)に示す。
駆動パルスUp,Vp,Wp,Un,Vn,Wnのそれぞれは、パルス幅が電気角で120°、周期が360°でデューティ比が1/3の波形を有する。
このうち出力部9のハイサイド側を駆動する3つの駆動パルスUp,Vp,Wpは、互いに120°の位相差を有している。また、各相の駆動パルス対、すなわちUpとUn、VpとVn、WpとWnは、互いに60°の位相差を有している。
The waveform of the drive pulse group (Up, Vp, Wp, Un, Vn, Wn) for generating such three-phase drive signals U, V, W is shown in FIG.
Each of the drive pulses Up, Vp, Wp, Un, Vn, Wn has a waveform with a pulse width of 120 ° in electrical angle, a cycle of 360 °, and a duty ratio of 1/3.
Among these, the three drive pulses Up, Vp, Wp for driving the high side of the
このような駆動パルス幅、周期および位相差は、モータ100の仕様、すなわち駆動相数とロータ着磁数、および出力部9の構成により決まる。本例では着磁数8のロータ101を、図1に示す構成の出力部9により三相駆動することから、その出力部9からの駆動信号U,V,Wが約120°の位相差の図2(H)に示す波形となるように、その生成に必要な駆動パルスUp,Vp,Wp,Un,Vn,Wnが駆動パルス生成部41によって生成される。
Such a drive pulse width, period, and phase difference are determined by the specifications of the
駆動パルス生成部41の具体的な回路構成は省略するが、本例では、図2(A)〜図2(E)に、駆動パルス生成途中に生成する波形を示し、その代わりとする。これらの波形から明らかな如く、一般的な分周回路を基本としたロジック回路により駆動パルス生成部41を構成できる。
Although a specific circuit configuration of the drive
駆動パルス生成部41は、まず、VCO7からの発振周波数F_vcoのクロック信号CLK_vco(図2(A))を入力し、それを4回、二分周する。
この分周過程で生成される信号を図2(B)に示す。図において、信号QAが第1分周後の信号、信号QBが第2分周後の信号、信号QCが第3分周後の信号、信号QDが第4分周後の信号である。第4分周信号QDは、クロック信号CLK_vcoの16倍の周期を有するクロック信号となる。
First, the drive
A signal generated in this frequency division process is shown in FIG. In the figure, signal QA is a signal after the first frequency division, signal QB is a signal after the second frequency division, signal QC is a signal after the third frequency division, and signal QD is a signal after the fourth frequency division. The fourth frequency-divided signal QD is a clock signal having a period 16 times that of the clock signal CLK_vco.
駆動パルス生成部41は、たとえば、6つのカウンタを内蔵しており、6つのカウンタは、第4分周信号QDのパルスの立ち上がりエッジで順次、クロック信号CLK_vcoのパルス数のカウント動作を開始する。各段のカウンタは、カウント動作中は出力(たとえばキャリーアップ)をハイレベルとし、カウント動作終了とともに出力をローレベルに推移させる。また、各段のカウンタは、入力するクロック信号CLK_vcoのパルス数が16でインクリメントされてカウント動作を停止する。
The drive
そのため、6段のカウンタからは、図2(C)および図2(E)に示すように、クロック信号CLK_vcoの16周期分のパルス幅を有し、クロック信号CLK_vcoの96周期分の周期を有するパルス信号y0,y1,y2,y3,y4,y5が出力される。この基準パルス(クロック信号CLK_vcoのパルス)の96倍の周期を有する6つのパルス信号y0〜y5を分周回路およびカウンタにより生成することを、ここでは便宜上「1/96カウント動作」と称する。
その後、駆動パルス生成部41は、このパルス信号y0〜y5をデコードし、図2(G)に示す駆動パルスUp〜Wnを生成する。
Therefore, the six-stage counter has a pulse width of 16 cycles of the clock signal CLK_vco and a cycle of 96 cycles of the clock signal CLK_vco, as shown in FIGS. 2C and 2E. Pulse signals y0, y1, y2, y3, y4, and y5 are output. The generation of six pulse signals y0 to y5 having a period 96 times that of the reference pulse (the pulse of the clock signal CLK_vco) by the frequency dividing circuit and the counter is referred to as “1/96 count operation” for convenience.
Thereafter, the
駆動パルス生成部41は、駆動パルスUp〜Wnを生成するものであるが、他の役割として規制信号生成部43へ駆動電気角情報(EMFセレクタ制御信号:図3(B)を与え、さらに出力部9を制御するプリアンプ8に相出力駆動情報(図2(F))を与える役割がある。
The drive
まず、相出力駆動情報について説明する。
相出力駆動情報は、図2(F)に示すように、「y0」、「y1」、「y2」、「y3」、「y4」または「y5」のいずれかの値をとる。この相出力駆動情報は、駆動出力相の制御とEMFの相および極性の選択を行うための信号となる。つまり、相出力駆動情報(図2(F))に応じて、プリアンプ8の6種の入力信号Up、Vp、Wp、Un、Vn、Wnが決定される。これにより、U相の駆動信号U、V相の駆動信号V、W相の駆動信号Wが出力部9で発生する。
First, phase output drive information will be described.
The phase output drive information takes one of the values “y0”, “y1”, “y2”, “y3”, “y4”, or “y5” as shown in FIG. This phase output drive information is a signal for controlling the drive output phase and selecting the phase and polarity of the EMF. That is, six types of input signals Up, Vp, Wp, Un, Vn, and Wn of the
EMFの相および極性の選択については、位相比較部42からの位相差信号の相出力駆動情報(図2(F))に応じた選択をセレクタ7で行う。選択する相をEMFセレクタ制御信号として図3(B)に示す。
ここで「U+」とは、U相立ち上がり側(+側)のEMFコンパレータ出力を選択することを表す。また、「V−」とは、V相立ち下がり側(−側)のEMFコンパレータ出力を選択することを表す。
Regarding the selection of the phase and polarity of the EMF, the selector 7 performs selection according to the phase output drive information (FIG. 2F) of the phase difference signal from the
Here, “U +” represents selecting the EMF comparator output on the U-phase rising side (+ side). “V−” indicates that the V-phase falling side (−side) EMF comparator output is selected.
ここで図3(C)に、モータ100が定常運転しているときのEMF波形として、U、V、Wの各相のEMF信号をEMF_U、EMF_V、EMF_Wとして図示する。この図3(C)で横の破線は中点電位COM電位である。
これにより、コンパレータ3Uの出力信号(U_det信号)は、U相のEMF信号EMF_Uが駆動コイルの中点電圧COMより高いときはハイレベルをとり、低いときはローレベルをとる。他の2つの相でも同じである。
上記EMFセレクタ制御信号(図3(B))は、立ち上がりを検出しているか、立下りを検出しているかを相ごとに示す情報である。
Here, FIG. 3C illustrates EMF signals of U, V, and W phases as EMF_U, EMF_V, and EMF_W as EMF waveforms when the
Thereby, the output signal (U_det signal) of the comparator 3U takes a high level when the U-phase EMF signal EMF_U is higher than the midpoint voltage COM of the drive coil, and takes a low level when it is low. The same is true for the other two phases.
The EMF selector control signal (FIG. 3B) is information indicating whether a rising edge or a falling edge is detected for each phase.
つぎに、制御系回路の構成と動作を説明する。
制御系回路は、駆動パルス生成部41を除くロジック部4内の回路、ロータ位相検出部3、チャージポンプ回路5、チャージポンプ電流設定器6、および、端子T_cpおよびT_Irefに接続されている外付け部品から構成される。
このうちチャージポンプ回路5、チャージポンプ電流設定器6、および、端子T_cpおよびT_Irefに接続されている外付け部品は、本発明の「発振制御部」の実施例を構成する。
Next, the configuration and operation of the control system circuit will be described.
The control system circuit is an external circuit connected to the circuits in the logic unit 4 excluding the drive
Among these, the
制御系回路を構成するロジック部4内の回路としては、図1で「T_late/T_early」と表記され、発信制御部に出力する信号の最大パルス幅を規定することにより発振制御部の1回の最大制御時間を規制するための規制信号M_lateとM_earlyを生成する規制信号生成部43、セレクタ44および位相比較部42を備える。セレクタ44および位相比較部42、ならびに、ロータ位相検出部3は、本発明の「位相ずれ検出部」の一実施例を構成する。
なお、とくに規制信号生成部43、セレクタ44および位相比較部42は物理的な回路ブロックとして分けて構成する必要は必ずしもなく、ロジック部4の機能として備えていればよい。
The circuit in the logic unit 4 constituting the control system circuit is expressed as “T_late / T_early” in FIG. 1, and by defining the maximum pulse width of the signal output to the transmission control unit, A regulation
In particular, the restriction
本実施の形態で、VCOの発振制御を行う制御系回路は、大まかには次の3つの機能を有する。
第1の機能は、ロータ位相検出部3により各ロータ位相の極性変化点を検出し、この各ロータ位相の極性変化点と、駆動パルス生成部41から得られる駆動位相の極性変化点とを比較し、ロータ位相の駆動位相に対する位相ずれを検出する機能である。
In the present embodiment, the control system circuit that controls the oscillation of the VCO roughly has the following three functions.
The first function is to detect the polarity change point of each rotor phase by the
第2の機能は、位相ずれ検出の結果に基づいて、VCO7の発振周波数F_vcoを上げるためのアップ信号f_upと、発振周波数F_vcoを下げるためのダウン信号f_downとを生成し、その何れかを出力する機能である。 The second function generates an up signal f_up for increasing the oscillation frequency F_vco of the VCO 7 and a down signal f_down for decreasing the oscillation frequency F_vco based on the detection result of the phase shift, and outputs either of them. It is a function.
第3の機能は、発振制御部の動作を規制する規制信号生成部43の機能であり、本例では、アップ信号f_upのアクティブ期間を示すパルス幅を、所定の進み電気角から電気角ゼロまでの位相範囲(アクティブ状態を示すパルスの最大持続時間T_early)内に制限する機能と、ダウン信号f_downのアクティブ状態を示すパルス幅を、電気角ゼロから所定の遅れ電気角までの位相範囲(アクティブ状態を示すパルス幅の最大持続時間T_late)内に制限する機能である。本実施の形態は、第3の機能において、ダウン信号f_downについての最大持続時間T_lateを、アップ信号f_upについての最大持続時間T_earlyより長くすること、すなわち(T_late>T_early)とすることが大きな特徴の一つである。
The third function is a function of the regulation
以下、これらの機能を実現するための各部の構成と動作を説明する。 The configuration and operation of each unit for realizing these functions will be described below.
ロータ位相検出部3は、3つのコンパレータ(CMP)3U,3V,3Wを有する。各コンパレータは、たとえば、モータ100内でロータ101が回転することによりコイル102に誘起する誘起電圧(EMF)の位相(ロータ位相)の極性が反転することを検出する。
ロータ位相の極性の基準を与えるために、コンパレータ3U,3V,3Wの一方入力のそれぞれを、スター結線されたコイル102の中点電位COMを入力する端子T_COMに接続している。
時間変化するEMFをモニタするために、コンパレータ3Uの他方入力を、U相コイル102UのEMF信号(以下、「EMF_U」と表記)を供給する端子TUに接続している。同様に、コンパレータ3Vの他方入力を、V相コイル102VのEMF信号(以下、「EMF_V」と表記)を供給する端子TVに接続し、さらに、コンパレータ3Wの他方入力を、W相コイル102WのEMF信号(以下、「EMF_W」と表記)を供給する端子TWに接続している。
各コンパレータ3U〜3Wからは、EMFの極性が「+」のときはハイレベル、「−」のときはローレベルをとるコンパレータ出力信号U_det,V_det,W_detが出力される。
The rotor
In order to provide a reference for the polarity of the rotor phase, one input of each of the
In order to monitor the time-varying EMF, the other input of the comparator 3U is connected to a terminal TU that supplies an EMF signal (hereinafter referred to as “EMF_U”) of the
The comparators 3U to 3W output comparator output signals U_det, V_det, and W_det that take a high level when the polarity of the EMF is “+” and take a low level when the polarity is “−”.
位相比較部42は、一言で言えば、駆動位相とロータ位相(EMF位相)を比較するものである。具体的な比較の方法としては、駆動パルス生成部41から得られる駆動位相情報に依存するため一概に言えないが、たとえば、以下の方法を採用できる。
ここで位相比較部42は、U相に関し、U相駆動信号Uが立ち上がる期間の時間中心をU相の極性が負から正に変化する点と見なして、その駆動(電気)位相の極性変化点を、コンパレータ3Uの出力信号U_detが示すロータ位相の負から正への極性変化点と位相比較する「U+比較」の機能と、U相駆動信号Uが立ち下がる期間の時間中心をU相の極性が正から負に変化する点と見なして、その駆動(電気)位相の極性変化点を、コンパレータ3Uの出力信号U_detが示すロータ位相の正から負への極性変化点と位相比較する「U−比較」の機能とを有する。
位相比較部42は、V相やW相についても同じようにして、「V+比較」と「V−比較」の機能、「W+比較」と「W−比較」の機能を有する。図1に示す位相比較部42に、これらの機能が示されている。
In short, the
Here, regarding the U phase, the
The
セレクタ44は、駆動パルス生成部41から、たとえば6つのパルス信号y0〜y5により与えられる相出力駆動情報(図2(F))を受け、位相比較部42から出力される駆動信号U,V,Wの各相の立ち上がり側(「+」側)および立ち下がり側(「−」側)ごとのロータ位相と駆動位相の比較結果から、適切な相および極性の比較結果を選択し出力する。この出力はアップ信号f_upおよびダウン信号f_downとしてチャージポンプ回路5に出力される。
The selector 44 receives, for example, phase output drive information (FIG. 2 (F)) given by six pulse signals y0 to y5 from the
規制信号生成部43は、上記アップ信号f_upおよびダウン信号f_downのアクティブ状態のパルス幅を結果として規制できればよい。その目的が達成できれば、規制信号生成部43が直接制御する対象は任意である。つまり、セレクタ44による信号選択時間を規制してもよいし、その前段の位相比較部42に入力される信号を規制してもよし、あるいは、セレクタ44の出力信号(f_up信号およびf_down信号)を直接規制してもよい。
The
規制信号生成部43と、その規制信号生成部43からの規制信号により規制を受ける回路部分とにより、本発明の「規制制御部」が構成される。
制御規制の好適な与え方としては、規制信号生成部43で、たとえば、T_lateの幅の規制信号M_late、T_earlyの幅の規制信号M_earlyを生成し、それらの規制信号と規制対象の信号とのアンド(論理積)をとる。このとき位相比較部42などに内蔵されているアンドゲートを利用すると、特別にアンドゲートを設ける必要がなく回路規模を抑制する観点から望ましい。
The “regulation control unit” of the present invention is configured by the regulation
For example, the
図4に、T_lateの幅の規制信号M_late、T_earlyの幅の規制信号M_lateを生成する規制制御部43の回路例を示す。
図4では規制制御部43を、2つの2入力アンドゲート43Aと43B、インバータ43Cおよび3入力ナンドゲート43Dにより構成している。
位相進み側の最大パルス幅T_earlyを電気角30°相当とするには、図2(B)に示す第3分周信号QCと第4分周信号QDとの論理積をとるためアンドゲート43Aの入力に信号QCとQDを与え、その出力から規制信号M_earlyを出力する。規制信号M_earlyの周期は電気角60°相当となる。
この第4分周信号QDをインバータ43Cにより反転して、2入力アンドゲート43Bの一方入力に与え、第3分周信号QCはナンドゲート43Dの第1入力に与える。このときナンドゲート43Dの第2入力に第2分周信号QBを、第3入力に第1分周信号QAを与え、ナンドゲート43Dの出力をアンドゲート43Bの他方入力に与える。このアンドゲート43Bからは、周期が電気角60°相当でパルス幅が第1分周信号QAと同じ約7.5°相当と短い規制信号M_Lateが出力される。
なお、この回路構成は一例であり、得たい規制最大時間(規制信号のパルス幅)に応じて任意に変更可能である。
FIG. 4 shows a circuit example of the
In FIG. 4, the
In order to make the maximum pulse width T_early on the phase advance side equivalent to an electrical angle of 30 °, the AND
The fourth divided signal QD is inverted by the
This circuit configuration is merely an example, and can be arbitrarily changed according to the maximum regulation time to be obtained (pulse width of the regulation signal).
図5(A)と図5(B)に、この望ましい態様の回路ブロックと具体的回路を示す。
図5(B)に示す回路は、図5(A)に示すように、セレクタ44と位相比較部42を一つの回路ブロックとして構成してある。
この回路は、3入力アンドゲート45uと45dから各々が構成されている6つのアンドゲート対45と、3つのインバータ46u,46v,46wと、2つの6入力のノアゲート47uと47dとを有する。
5A and 5B show a circuit block and a specific circuit of this desirable mode.
In the circuit shown in FIG. 5B, as shown in FIG. 5A, the selector 44 and the
This circuit has six AND gate pairs 45 each composed of three input AND
合計で6つ存在するアンドゲート45uの第1入力に、駆動パルス生成部41からの6つのパルス信号y0〜y5が、それぞれ1つずつ入力される。
アンドゲート45uの第2入力に、コンパレータ出力信号U_det,V_det,W_detの何れかが入力される。より詳細には、第1入力に信号y2またはy5が入力されるアンドゲート45uの第2入力にコンパレータ出力信号U_detが入力され、同様に、第1入力に信号y1またはy4が入力されるアンドゲート45uの第2入力にコンパレータ出力信号V_detが入力され、第1入力に信号y0またはy3が入力されるアンドゲート45uの第2入力にコンパレータ出力信号W_detが入力される。
規制信号生成部43で生成した規制信号M_earlyが、アンドゲート45uの第3入力に入力される。
Six pulse signals y0 to y5 from the drive
One of the comparator output signals U_det, V_det, and W_det is input to the second input of the AND
The restriction signal M_early generated by the
一方、残りの6つのアンドゲート45dの第1入力に、同じ対内の隣接するアンドゲート45uと同じパルス信号(y0〜y5の何れか)が入力される。
アンドゲート45uの第2入力に、コンパレータ出力信号U_det,V_det,W_detのインバータ46u〜46wによる反転信号の何れかが入力される。より詳細には、第1入力に信号y2またはy5が入力されるアンドゲート45dの第2入力にコンパレータ出力信号U_detの反転信号が入力され、同様に、第1入力に信号y1またはy4が入力されるアンドゲート45dの第2入力にコンパレータ出力信号V_detの反転信号が入力され、第1入力に信号y0またはy3が入力されるアンドゲート45dの第2入力にコンパレータ出力信号W_detの反転信号が入力される。
規制信号生成部43で生成した規制信号M_lateが、アンドゲート45dの第3入力に入力される。
On the other hand, the same pulse signal (any of y0 to y5) as that of the adjacent AND
Any one of the inverted signals of the comparator output signals U_det, V_det, W_det by the inverters 46u to 46w is input to the second input of the AND
The restriction signal M_late generated by the
図2(C)に示すパルス信号y0〜y5は、順次オンし(ハイレベル状態となり)、これが繰り返される。したがって、任意の時刻にパルス信号y0〜y5の1つがオンしている。図4(B)において、このオンしているパルス信号y0,y1,y2,y3,y4またはy5が入力されているアンドゲート対45だけがハイレベルを出力可能である。 The pulse signals y0 to y5 shown in FIG. 2C are sequentially turned on (become a high level state), and this is repeated. Accordingly, one of the pulse signals y0 to y5 is turned on at an arbitrary time. In FIG. 4B, only the AND gate pair 45 to which the ON pulse signal y0, y1, y2, y3, y4 or y5 is input can output a high level.
図5(B)で、このハイレベルを出力可能なアンドゲート対において、アンドゲート45uはEMF極性が「+」のときにのみハイレベルを出力可能で、アンドゲート45dはEMF極性が「−」のときにのみハイレベルを出力可能である。このとき、それぞれのアンドゲート45uと45dにおいて、さらに規制信号M_earlyまたはM_lateによるパルス幅の規制を受ける。
したがって、ノアゲート47uからは、EMF極性が「+」のときで、必要に応じてパルス幅規制を受けた信号の反転信号(ローアクティブ信号)が、アップ信号f_upとして出力される。また、ノアゲート47dからは、EMF極性が「−」のときで、必要に応じてパルス幅規制を受けた信号の反転信号(ローアクティブ信号)が、ダウン信号f_downとして出力される。
In the AND gate pair capable of outputting the high level in FIG. 5B, the AND
Therefore, from the NOR
外付け部品としてのチャージポンプ電流設定用抵抗器R_Irefは、チャージポンプ電流設定用抵抗器R_Irefに応じた電流を生成する。この電流はチャージポンプ電流設定器6に供給される。
チャージポンプ電流設定器6は、入力した電流を基に、チャージポンプ回路5の基準電流I_ref1およびI_ref2を生成する。
The charge pump current setting resistor R_Iref as an external component generates a current corresponding to the charge pump current setting resistor R_Iref. This current is supplied to the charge pump current setter 6.
The charge pump current setting unit 6 generates reference currents I_ref1 and I_ref2 for the
図6に、チャージポンプ回路5の具体的回路例を示す。
チャージポンプ回路5は、チャージポンプ電流設定器6がチャージポンプ電流設定用抵抗器R_Irefに応じて生成したチャージポンプ電流I_ref1とI_ref2を、ノアゲート47u(図5(B))から出力されるアップ信号f_up、あるいは、ノアゲート47d(図5(B))から出力されるダウン信号f_downによって制御するものである。
ここでアップ信号f_upとダウン信号f_downは、通常は「H」レベルを有し、アクティブにされると「L」レベルに推移する。
FIG. 6 shows a specific circuit example of the
The
Here, the up signal f_up and the down signal f_down normally have an “H” level, and transition to an “L” level when activated.
図6に示す2つの電流源I_ref1とI_ref2は、チャージポンプ電流設定用抵抗器R_Irefを用いたチャージポンプ電流設定器6により設定される。
図6に示すチャージポンプ回路5は、抵抗付きのいわゆるディジタルトランジスタDP1,DQ1およびDQ2と、通常のトランジスタP1,P2,Q1およびQ2と、抵抗R1,R2,R3およびR4とから構成されている。トランジスタDP1,P1およびP2は、PNPバイポーラトランジスタから構成され、トランジスタDQ1,DQ2,Q1およびQ2は、NPNバイポーラトランジスタから構成されている。
Two current sources I_ref1 and I_ref2 shown in FIG. 6 are set by a charge pump current setting device 6 using a charge pump current setting resistor R_Iref.
The
アップ信号f_upとダウン信号f_downがHレベルのときは、抵抗付きのいわゆるディジタルトランジスタDQ1、DQ2、DP1は全てオン状態となるので、トランジスタP1、P2、Q1、Q2には電流は流れない。VCO7の入力インピーダンスを充分高い値にすれば、このとき制御端子T_cpの電位は一定値を保つ。
アップ信号f_upがLレベルに推移してアクティブにされると、ディジタルトランジスタDQ2がオフ状態となりトランジスタQ1、Q2がオン状態となる。
このとき電流源I_ref1と同等の電流が、チャージポンプ用抵抗器R_cpから制御端子T_cp、トランジスタQ2を通って接地電圧GNDに流れる。
ダウン信号f_downがLレベルに推移してアクティブにされると、ディジタルトランジスタDQ1、DP1がオフ状態となりトランジスタP1、P2がオン状態となる。このとき電流源I_ref2と同等の電流が、制御端子T_cpからチャージポンプ用抵抗器R_cpの方向に流れる。
When the up signal f_up and the down signal f_down are at the H level, so-called digital transistors DQ1, DQ2, and DP1 with resistors are all turned on, so that no current flows through the transistors P1, P2, Q1, and Q2. If the input impedance of the VCO 7 is set to a sufficiently high value, the potential of the control terminal T_cp at this time maintains a constant value.
When the up signal f_up changes to the L level and is activated, the digital transistor DQ2 is turned off and the transistors Q1 and Q2 are turned on.
At this time, a current equivalent to that of the current source I_ref1 flows from the charge pump resistor R_cp to the ground voltage GND through the control terminal T_cp and the transistor Q2.
When the down signal f_down transitions to the L level and is activated, the digital transistors DQ1 and DP1 are turned off and the transistors P1 and P2 are turned on. At this time, a current equivalent to that of the current source I_ref2 flows from the control terminal T_cp to the charge pump resistor R_cp.
このようにチャージポンプ回路5は、入力されているアップ信号f_upがアクティブにされると、モータ駆動IC2の制御端子T_cpに接続されたチャージポンプ用コンデンサC_cpおよびチャージポンプ用抵抗器R_cpからモータ駆動IC2の方向にチャージポンプ電流を流す。この電流方向では制御端子T_cpの電位が下がるので、VCO7は発振周波数を上げる方向に動作する。
Thus, when the input up signal f_up is activated, the
一方、チャージポンプ回路5は、入力されているダウン信号f_downがアクティブにされると、モータ駆動IC2から、その制御端子T_cpに接続されたチャージポンプ用コンデンサC_cpおよびチャージポンプ用抵抗器R_cpの方向にチャージポンプ電流を流す。この電流方向では制御端子T_cpの電位が上がるので、VCO7は発振周波数を下げる方向に動作する。
On the other hand, when the input down signal f_down is activated, the
これらのVCO7の発振周波数を上げるときの1回の制御時間、または、下げるときの1回の制御時間はチャージポンプ電流の向きがいままでとは逆に切り替わるまでの時間であり、これはアップ信号f_upまたはダウン信号f_downがアクティブにされる期間、ここではLレベルのパルス幅で規定される。その幅が大きいほど、VCO7の発振周波数を上昇幅、または、下降幅が大きく制御量が増大する。したがって、短期間でみれば制御端子T_cpの電位は時間とともに変動して動的に変化しているが、比較的長期間で見た平均電位は、周波数を上げる場合は相対的に高くなり下げる場合は相対的に低くなる。 One control time for increasing the oscillation frequency of the VCO 7 or one control time for decreasing the oscillation frequency of the VCO 7 is a time until the direction of the charge pump current is switched to the opposite direction. The period during which the f_up or the down signal f_down is activated is defined by the L-level pulse width. As the width increases, the oscillation frequency of the VCO 7 increases or decreases and the control amount increases. Therefore, the potential of the control terminal T_cp fluctuates with time and dynamically changes in a short period, but the average potential seen in a relatively long period increases and decreases relatively when the frequency is increased. Is relatively low.
従来は、このVCO制御電位を平滑フィルタでDCにしていたため、非常に大きな容量と抵抗を必要としていた。また、レスポンスが遅くなっていた。
これに対し、本発明が適用された本実施の形態では、平滑フィルタを介することなく直接、VCO制御電圧を上げ下げする。より詳細には、アップ信号f_upまたはダウン信号f_downがアクティブにされるとチャージポンプ回路5の電流の向きが瞬時に切り替わり、これに対応して瞬時にVCO制御電圧が上昇または下降することから、レスポンスが非常に早い。
ここで本例におけるチャージポンプ用コンデンサC_cpは、チャージポンプ動作の定数で積分要素となる。また、チャージポンプ用抵抗器R_cpはチャージポンプ動作の定数で瞬時要素となり、すなわち電流を電圧値に変化する変換素子の役割を果たす。これらの値は、チャージポンプ用コンデンサC_cpの値が、たとえば0.22μF、チャージポンプ用抵抗器R_cpの値が、たとえば68kΩと小さい素子ですむ。
Conventionally, since this VCO control potential is set to DC by a smoothing filter, a very large capacity and resistance are required. Also, the response was slow.
On the other hand, in the present embodiment to which the present invention is applied, the VCO control voltage is directly raised and lowered without going through a smoothing filter. More specifically, when the up signal f_up or the down signal f_down is activated, the direction of the current of the
Here, the charge pump capacitor C_cp in this example is a constant of the charge pump operation and becomes an integral element. Further, the charge pump resistor R_cp becomes an instantaneous element by a constant of the charge pump operation, that is, plays a role of a conversion element that changes a current into a voltage value. These values can be as small as the value of the charge pump capacitor C_cp of 0.22 μF, for example, and the value of the charge pump resistor R_cp of 68 kΩ, for example.
図7に、アップ信号f_upとダウン信号f_downのパルス幅に応じたVCO制御端子(T_cp端子)の電圧変化例を4例示す。本例では、ロータ位相検出部3によって検出された各相のEMF極性反転位相と制御端子T_cpの電圧の関係波形を示す。また、図7にはのEMF極性反転位相位置による各部位の応答波形を4つの例に分けて示す。
例1を図7(B1)〜図7(B5)に示し、例2を図7(C1)〜図7(C5)に示し、例3を図7(C1)〜図7(C5)に示し、例4を図7(D1)〜図7(D5)に示す。
FIG. 7 shows four examples of voltage changes at the VCO control terminal (T_cp terminal) corresponding to the pulse widths of the up signal f_up and the down signal f_down. In this example, the relationship waveform between the EMF polarity inversion phase of each phase detected by the
Example 1 is shown in FIGS. 7B1 to 7B5, Example 2 is shown in FIGS. 7C1 to 7C5, and Example 3 is shown in FIGS. 7C1 to 7C5. Example 4 is shown in FIGS. 7D1 to 7D5.
ここで、本例で用いた規制信号M_earlyとM_lateを図7(A3)と図7(A4)に示す。また、比較対照として発振クロック信号CLK_vco、第4分周信号QDと電気角スケール、相出力駆動情報(パルス信号y5)を、それぞれ図7(A1)、図7(A2)および図7(A5)に示す。
本例では規制信号M_earlyのパルス幅T_earlyを、駆動電気角相当で−15[deg]から0[deg]とした。また、規制信号M_lateのパルス幅T_lateを、同じく0[deg]から26.25[deg]とした。繰り返すが、T_late側パルス幅をT_early側パルス幅よりも広く設定すること、これが本実施の形態での大きな特徴の一つである。
説明のため、相出力駆動情報(図2(F))は「y5」の位置に固定したが、全ての相出力駆動状態である「y0」〜「y5」にて同等な動作を行う。したがって対象位相範囲は、図7(A2)に示すように駆動電気角で−30[deg]〜+30[deg]となる。
Here, the restriction signals M_early and M_late used in this example are shown in FIG. 7 (A3) and FIG. 7 (A4). For comparison, the oscillation clock signal CLK_vco, the fourth divided signal QD, the electrical angle scale, and the phase output drive information (pulse signal y5) are shown in FIGS. 7A1, 7A2, and 7A5, respectively. Shown in
In this example, the pulse width T_early of the restriction signal M_early is set to -15 [deg] to 0 [deg] corresponding to the drive electrical angle. Further, the pulse width T_late of the restriction signal M_late is also changed from 0 [deg] to 26.25 [deg]. Again, setting the T_late side pulse width wider than the T_early side pulse width is one of the major features of this embodiment.
For the sake of explanation, the phase output drive information (FIG. 2 (F)) is fixed at the position “y5”, but the same operation is performed in “y0” to “y5” which are all phase output drive states. Accordingly, the target phase range is −30 [deg] to +30 [deg] in terms of drive electrical angle as shown in FIG. 7 (A2).
例1では、ロータ位相によるEMF極性反転位置、すなわちU_det信号の立ち上がり位相が、駆動電気角のゼロ度位相よりもかなり早いときを示している(図7(B1))。
このときアップ信号f_up(図7(B2))は、規制信号M_early信号のパルス幅T_earlyで位相制限を受けて、Lレベルのアクティブ時間が制限される。また、このときのダウン信号f_downはHレベルを保持する(図7(B3))。さらに、チャージポンプ電流(図7(B4))は、規制信号M_earlyのパルス幅T_early分だけ、チャージポンプ用抵抗器R_cpから制御端子T_cpに向かって流れる。制御端子T_cpの電圧(図7(B5))に示すLレベルは、チャージポンプ電流(図7(B4))が流れている期間では、δVCP瞬時補正分の電位低下になる。この値は、チャージポンプ電流(図7(B4))とチャージポンプ用抵抗器R_cpの積である。チャージポンプ電流(図7(B4))が流れ終えた後には、制御端子T_cpの電圧はδVCP積分補正分の電位低下になる。このδVCP積分補正分の値は、チャージポンプ電流値(図7(B4))とアップ信号f_upのアクティブ時間の積(チャージポンプ用コンデンサC_cpの電荷変動分)をチャージポンプ用コンデンサC_cpの容量値で除した値となる。
以上の結果、VCO7は、制御端子T_cpの電圧の変化により、出力する周波数が高くなる。
Example 1 shows a case where the EMF polarity reversal position by the rotor phase, that is, the rising phase of the U_det signal is much earlier than the zero degree phase of the drive electrical angle (FIG. 7 (B1)).
At this time, the up signal f_up (FIG. 7 (B2)) is subjected to phase restriction by the pulse width T_early of the restriction signal M_early signal, and the L level active time is restricted. Further, the down signal f_down at this time holds the H level (FIG. 7 (B3)). Further, the charge pump current (FIG. 7B4) flows from the charge pump resistor R_cp toward the control terminal T_cp by the pulse width T_early of the regulation signal M_early. The L level shown in the voltage of the control terminal T_cp (FIG. 7 (B5)) is a potential drop corresponding to the instantaneous correction of δVCP during the period in which the charge pump current (FIG. 7 (B4)) flows. This value is the product of the charge pump current (FIG. 7 (B4)) and the charge pump resistor R_cp. After the charge pump current (FIG. 7 (B4)) has finished flowing, the voltage at the control terminal T_cp drops to a potential corresponding to δVCP integral correction. This δVCP integral correction value is the product of the charge pump current value (FIG. 7 (B4)) and the active time of the up signal f_up (the charge fluctuation amount of the charge pump capacitor C_cp) as the capacitance value of the charge pump capacitor C_cp. The divided value.
As a result, the output frequency of the VCO 7 increases due to the change in the voltage of the control terminal T_cp.
例2では、ロータ位相によるEMF極性反転位置、すなわちU_det信号の立ち上がり位相が、例1でのU_det信号の立ち上がり位相よりも駆動電気角で20°ほど遅れたときを示している(図7(A2))。このときマスク信号M_earlyによる制限は受けないので、U_det信号の立ち上がりでアップ信号f_upがアクティブにされる。
例2ではチャージポンプ電流が流れている期間が例1よりも短くなっているため(図7(C4))、制御端子T_cpの電圧のδVCP積分補正分の電位低下は、例1よりも小さくなる(図7(C5))。
Example 2 shows a case where the EMF polarity reversal position by the rotor phase, that is, the rising phase of the U_det signal is delayed by about 20 ° in driving electric angle from the rising phase of the U_det signal in Example 1 (FIG. 7 (A2 )). At this time, since the restriction by the mask signal M_early is not received, the up signal f_up is activated at the rising edge of the U_det signal.
In Example 2, the period during which the charge pump current flows is shorter than that in Example 1 (FIG. 7 (C4)). Therefore, the potential drop for the δVCP integral correction of the voltage at the control terminal T_cp is smaller than in Example 1. (FIG. 7 (C5)).
例3では、ロータ位相によるEMF極性反転位置、すなわちU_det信号の立ち上がり位相が、駆動電気角のゼロ位相位置と一致した場合である。
このとき、アップ信号f_upもダウン信号f_down信号もアクティブにされないので(図7(D2)および図7(D3))、制御端子T_cpの電圧は一定値を保つ(図7(D5))。
In Example 3, the EMF polarity inversion position by the rotor phase, that is, the rising phase of the U_det signal coincides with the zero phase position of the drive electrical angle.
At this time, neither the up signal f_up nor the down signal f_down signal is activated (FIG. 7 (D2) and FIG. 7 (D3)), so that the voltage of the control terminal T_cp maintains a constant value (FIG. 7 (D5)).
例4では、ロータ位相によるEMF極性反転位置、すなわちU_det信号の立ち上がり位相が、駆動電気角のゼロ度位相よりも30°ほど遅いときを示している。
このときダウン信号f_down(図7(E3))は、規制信号M_late信号のパルス幅T_lateで位相制限を受けて、Lレベルのアクティブ時間が制限される。また、このときのアップ信号f_upはHレベルを保持する(図7(E2))。チャージポンプ電流が出力される向きは、これまでの例1および例2とは逆に、制御端子T_cpからチャージポンプ用抵抗器R_cp側へ向かう向きとなる。本例では、制御端子T_cpの電圧は上がるため(図7(E5))、VCO7が出力する周波数は低くなる。
ただし、前述したVCO7の構成により、VCO7が起動時などの低い周波数で動作している場合には、VCO7に下限周波数を設けているため、これより低い周波数にはならない。
Example 4 shows a case where the EMF polarity inversion position by the rotor phase, that is, the rising phase of the U_det signal is about 30 ° later than the zero degree phase of the drive electrical angle.
At this time, the down signal f_down (FIG. 7 (E3)) is subjected to phase restriction by the pulse width T_late of the restriction signal M_late signal, and the L level active time is restricted. Further, the up signal f_up at this time holds the H level (FIG. 7 (E2)). The direction in which the charge pump current is output is the direction from the control terminal T_cp toward the charge pump resistor R_cp, contrary to the first and second examples. In this example, since the voltage of the control terminal T_cp increases (FIG. 7 (E5)), the frequency output by the VCO 7 decreases.
However, when the VCO 7 is operating at a low frequency such as at the time of start-up due to the configuration of the VCO 7 described above, the lower limit frequency is provided in the VCO 7, so that the frequency is not lower than this.
図8に、VCO7の入出力特性例を示す。
駆動パルス生成部41の分周比において、モータのロータ着磁極数Pが8極ならば、モータの回転数NとVCO7の出力周波数F_vcoの関係は次式となる。
[数2]
N[rpm]=F_vco[Hz]/6.4 …(2)
FIG. 8 shows an example of input / output characteristics of the VCO 7.
If the number P of rotor poles of the motor is 8 in the frequency division ratio of the
[Equation 2]
N [rpm] = F_vco [Hz] /6.4 (2)
図8に示す大きい白丸はモータ回転数Nを示し、小さい四角の丸はVCO7の発振周波数F_vcoを示す。また図8の横軸は制御端子T_cpの電圧が、Vcc電圧から低下した電位差として、これをδVcp[V]として定義している。
δVcpが0[V]、つまり制御端子T_cpの電圧がVcc電圧と同レベルのときも、VCO7は発振を停止せず約2.56[kHz]で発振を継続していることが分かる。この下限発振周波数は、モータ回転数Nで換算すると約400rpmである。
A large white circle shown in FIG. 8 indicates the motor rotation speed N, and a small square circle indicates the oscillation frequency F_vco of the VCO 7. Further, the horizontal axis of FIG. 8 defines the potential difference in which the voltage at the control terminal T_cp has decreased from the Vcc voltage as δVcp [V].
It can be seen that even when δVcp is 0 [V], that is, when the voltage at the control terminal T_cp is at the same level as the Vcc voltage, the VCO 7 does not stop oscillating and continues to oscillate at about 2.56 [kHz]. This lower limit oscillation frequency is about 400 rpm when converted by the motor rotation speed N.
本実施の形態のモータ駆動回路1を用いてモータを駆動した。
このとき用いたモータ100は、三相ブラシレスモータで、ロータ極数Pが8極、定格電圧3V、起動電流0.1A、ロータイナーシャ3×10−8[kg・m2]、トルク定数2×10−3[N・m/A]のものである。
チャージポンプ電流は1.5μA、チャージポンプ用コンデンサC_cpは0.022μF、チャージポンプ用抵抗器R_cpは68kΩである。チャージポンプ用抵抗器R_cpにチャージポンプ電流が流れたときに発生する電圧は102mVになる。VCO7によって、この電圧は約3984rpmの回転数変位に換算される。
モータ起動周波数は420rpmとし、VCOゲインは約250kHz/V(回転数ゲインに換算すると約39062.5rpm/V)である。VCOの最大発振周波数は、回転数に換算して約22,500rpmである。
定格電圧3Vにおけるモータの定格回転数は約12000rpmであるので、VCOの性能は十分である。
The motor was driven using the
The
The charge pump current is 1.5 μA, the charge pump capacitor C_cp is 0.022 μF, and the charge pump resistor R_cp is 68 kΩ. The voltage generated when the charge pump current flows through the charge pump resistor R_cp is 102 mV. This voltage is converted to a rotational speed displacement of about 3984 rpm by the VCO 7.
The motor starting frequency is 420 rpm, and the VCO gain is about 250 kHz / V (about 39062.5 rpm / V in terms of rotational speed gain). The maximum oscillation frequency of the VCO is approximately 22,500 rpm in terms of rotation speed.
Since the rated rotational speed of the motor at the rated voltage of 3V is about 12000 rpm, the performance of the VCO is sufficient.
図9から図13に実際の動作波形を示す。
図9は、定常状態での動作波形である。
波形は上から、U相駆動信号U(U相端子電圧)、V相駆動信号V(V相端子電圧)およびW相駆動信号W(W相端子電圧)である。各波形の名称に縦軸と横軸のスケールを示す。たとえばU相端子電圧は縦軸の一目盛りが2V、横軸の一目盛りが2msであり、これを(2V/2ms)と表記している。この表記法は、図9の他の波形および図10〜図13でも同じである。通電ルールは120°通電型で全波駆動型である。これは、今までの動作説明の内容に等しい。
U、V、Wの各相電圧が、Hレベル出力でもなくLレベル出力でもない無通電期間のときに、EMF波形を見ることができる。各相ともにEMF位相、つまりロータ位相が駆動位相と等しい状態にて、モータが運転していることが認められる。
9 to 13 show actual operation waveforms.
FIG. 9 shows operation waveforms in a steady state.
From the top, the waveforms are the U-phase drive signal U (U-phase terminal voltage), the V-phase drive signal V (V-phase terminal voltage), and the W-phase drive signal W (W-phase terminal voltage). The scale of the vertical axis and the horizontal axis is shown in the name of each waveform. For example, the U-phase terminal voltage has a vertical scale of 2V and a horizontal scale of 2ms, which is expressed as (2V / 2ms). This notation is the same for the other waveforms in FIG. 9 and FIGS. The energization rule is a 120 ° energization type and a full wave drive type. This is the same as the contents of the operation explanation so far.
The EMF waveform can be seen when the U, V, and W phase voltages are in the non-energization period where neither the H level output nor the L level output is present. It can be seen that the motor is operating in each phase with the EMF phase, that is, the rotor phase equal to the drive phase.
図10も定常状態での動作波形であるが、波形は上から、U相端子電圧、アップ信号f_upの電圧(f_up電圧)、ダウン信号f_downの電圧(f_down電圧)、制御端子T_cpの電圧(CP端子電圧)である。
定常状態であるためロータ位相と駆動回路位相が一致しており、アップ信号f_upの電圧、ダウン信号f_downの電圧ともにアクティブ状態になる期間が少なく、制御端子T_cpの電圧には小さなAC信号成分しか見られない。
FIG. 10 also shows an operation waveform in a steady state. From the top, the waveforms are the U-phase terminal voltage, the up signal f_up voltage (f_up voltage), the down signal f_down voltage (f_down voltage), and the control terminal T_cp voltage (CP). Terminal voltage).
Since it is in a steady state, the rotor phase and the drive circuit phase coincide with each other, there is little period in which both the up signal f_up voltage and the down signal f_down voltage are in the active state, and only a small AC signal component is seen in the voltage at the control terminal T_cp. I can't.
図11は、電源投入による起動から加速状態の動作波形である。
波形は上から、U相端子電圧、f_up電圧、f_down電圧、CP端子電圧である。
この図から起動時および加速時の動作波形を時間拡大したものが、図12および図13である。
FIG. 11 shows operation waveforms from the start-up due to power-on to the acceleration state.
From the top, the waveforms are the U-phase terminal voltage, f_up voltage, f_down voltage, and CP terminal voltage.
FIG. 12 and FIG. 13 are time-expanded operation waveforms at startup and acceleration from this figure.
図12は、図11に示す動作波形のうち、電源投入による起動直後の動作波形を時間拡大したものである。波形は上から、U相端子電圧、f_up電圧、f_down電圧、CP端子電圧である。
起動直後では制御端子T_cpの電圧(CP端子電圧)はVcc電圧と等しいので、VCO7は下限として設定された発振周波数を出力していて、モータはこの起動回転数にて起動を開始する。モータが起動を開始するとロータの回転運動によりEMFが発生する。U相無通電時にEMF波形が見える。EMF位相からロータ位相を検出し、駆動回路位相を比較した結果得られるアップ信号f_up、ダウン信号f_downによってチャージポンプ電流が変化し、制御端子T_cpの電圧を変化させている。
起動直後の位相判定において、ロータ位相が駆動回路位相よりも遅れていてダウン信号f_downがLレベルにアクティブにされても、VCO7は起動回転数を下回る周波数は出力していない。このため起動中にモータが停止することはない。
FIG. 12 is a time-enlarged view of the operation waveform immediately after startup by turning on the power among the operation waveforms shown in FIG. From the top, the waveforms are the U-phase terminal voltage, f_up voltage, f_down voltage, and CP terminal voltage.
Immediately after startup, the voltage at the control terminal T_cp (CP terminal voltage) is equal to the Vcc voltage, so the VCO 7 outputs the oscillation frequency set as the lower limit, and the motor starts to start at this starting rotational speed. When the motor starts to start, EMF is generated by the rotational movement of the rotor. An EMF waveform is visible when the U phase is not energized. The charge pump current is changed by the up signal f_up and the down signal f_down obtained by detecting the rotor phase from the EMF phase and comparing the drive circuit phases, thereby changing the voltage of the control terminal T_cp.
In the phase determination immediately after startup, even if the rotor phase is behind the drive circuit phase and the down signal f_down is activated to L level, the VCO 7 does not output a frequency lower than the startup rotational speed. For this reason, the motor does not stop during startup.
なお、本例では、起動時のロータ位相は不定である。
図12の波形例では、起動直後から約40msの期間は加速に適したロータ位相になるまで、モータは殆ど加速することなく起動回転数のままロータが回転している。起動直後から約40msを過ぎた期間からモータは加速を開始している。
モータ起動回転数、約420rpmのときにアップ信号f_upがアクティブにされると、前述したチャージポンプ用抵抗器R_cpにチャージポンプ電流が流れ約3984rpmの回転数変位となる。ただし、ロータの回転運動はモータの駆動トルクおよびロータのイナーシャによる加速能力に制限されてしまうので、駆動回路の回転数変位に同期追従はされない。
In this example, the rotor phase at startup is indefinite.
In the waveform example of FIG. 12, the rotor rotates at the starting rotational speed with almost no acceleration until the rotor phase is suitable for acceleration for a period of about 40 ms immediately after starting. The motor starts to accelerate from a period after about 40 ms from immediately after starting.
When the up signal f_up is activated when the motor starting rotational speed is about 420 rpm, the charge pump current flows through the charge pump resistor R_cp described above, resulting in a rotational speed displacement of about 3984 rpm. However, since the rotational motion of the rotor is limited by the motor driving torque and the acceleration capability by the rotor inertia, the rotational tracking of the driving circuit is not synchronously followed.
モータ回転数の変位dNは、次式(3)により表される。 The displacement dN of the motor rotational speed is expressed by the following equation (3).
[数3]
dN=60・τ/(J・2π)・dt …(3)
[Equation 3]
dN = 60 · τ / (J · 2π) · dt (3)
ここで「τ」はモータ駆動トルク、「J」はロータイナーシャ、「dt」は変位期間である。
起動回転数、約420rpmのときでロータ極数が8極とすると、電気角の360°相当は約35.7msになる。アップ信号f_upがアクティブにされる期間は、最大で電気角15°相当なので、この期間は約1.5msである。
Here, “τ” is a motor driving torque, “J” is a rotor inertia, and “dt” is a displacement period.
If the number of rotor poles is 8 at the starting rotational speed of about 420 rpm, the electrical angle equivalent to 360 ° is about 35.7 ms. Since the period during which the up signal f_up is activated corresponds to an electrical angle of 15 ° at the maximum, this period is about 1.5 ms.
起動電流0.1A、ロータイナーシャ3×10−8[kg・m2]、トルク定数2×10−3[N・m/A]から、モータ駆動トルクτは2×10−4[N・m]となり、モータ回転数の変位dNは95.5[rpm]となる。これは回路の回転数変位値である約3984rpmの約1/42でしかない。
つまり、モータが起動回転数のような低い回転数域で回転動作しているときには、アップ信号f_upがアクティブになることはロータの加速運動に寄与するよりも、駆動回路周波数を瞬時に上げることで速やかに相出力駆動の動作フェーズを移行させ、加速に適切な駆動位相に進める働きをする。
From the starting current 0.1 A,
In other words, when the motor is rotating in a low rotational speed range such as the starting rotational speed, the activation of the up signal f_up can increase the drive circuit frequency instantaneously rather than contributing to the acceleration motion of the rotor. The operation phase of the phase output drive is quickly shifted to advance to an appropriate drive phase for acceleration.
図13は、図11に示す動作波形のうち、モータ加速中の動作波形である。波形は上から、U相端子電圧、f_up電圧、f_down電圧、CP端子電圧電圧である。
図13から、EMFの位相と駆動回路位相が一致しながら加速している様子が分かる。
FIG. 13 is an operation waveform during motor acceleration among the operation waveforms shown in FIG. From the top, the waveforms are the U-phase terminal voltage, f_up voltage, f_down voltage, and CP terminal voltage.
FIG. 13 shows that the EMF phase and the drive circuit phase are accelerating while matching.
本実施の形態では、VCO7の最大発振周波数は、これを回転数換算した値がモータの最高回転数を超える必要がある。なぜなら本実施の形態の制御では、3つのオープンループが組み合うことでシステム全体が1つのクローズドループを形成しており、その動作点は制御端子T_cpの電圧によって決まり、それによってVCO発振周波数、つまりロータ回転速度が規定される。
動作点を安定化するためには、動作点近傍にてループゲインが存在しなければならない。つまり動作点であるモータの定格回転数を越える周波数域においてまで、VCOゲインがゼロであってはならない。
In the present embodiment, the maximum oscillation frequency of the VCO 7 needs to be a value obtained by converting the maximum oscillation frequency of the VCO 7 to exceed the maximum rotation number of the motor. This is because, in the control of the present embodiment, the entire system forms one closed loop by combining three open loops, and the operating point is determined by the voltage of the control terminal T_cp, thereby the VCO oscillation frequency, that is, the rotor. The rotation speed is specified.
In order to stabilize the operating point, a loop gain must exist near the operating point. In other words, the VCO gain must not be zero even in a frequency range that exceeds the rated rotational speed of the motor that is the operating point.
以下、3つのオープンループの構成要素を説明する。
1つ目はモータ100である。U、V、Wの各相コイル102U,102V,102Wが駆動されることでロータ101が回転し、各相の無通電時にEMFを発生する。
2つ目はモータ駆動回路1のうち、ロータ位相検出部3からチャージポンプ回路5までの位相差を判定しアップ信号f_upおよびダウン信号f_downを生成する制御系回路である。この制御系回路は、駆動回路位相を判定するため駆動パルス生成部41より回路位相情報を得ているが、当該制御系回路内でこれらの信号によるフィードバックループは形成していない。
3つ目はモータ駆動回路1のうち、VCO7から出力部9までの駆動系回路である。
Hereinafter, three open loop components will be described.
The first is the
The second is a control system circuit that determines a phase difference from the
The third is a drive system circuit from the VCO 7 to the
本実施の形態では、これらの独立した3つのオープンループの構成要素が巴のように組み合わさることで、1つのクローズドループを形成する。
各構成要素がオープンであることの利点は大きい。すなわち、異常発振などのリスクがなく、回路設計や回路検査が容易であることが利点の一つである。また、T_early位相幅やチャージポンプ電流などの動作パラメータを、回路安定化のトレードオフなどがないので、その動作目的のためだけに最適に設定することができるという利点がある。
In the present embodiment, these independent three open loop components are combined like a cocoon to form one closed loop.
The advantage of having each component open is great. That is, it is one of the advantages that there is no risk of abnormal oscillation and that circuit design and circuit inspection are easy. In addition, there is an advantage that operation parameters such as T_early phase width and charge pump current can be optimally set only for the purpose of operation because there is no circuit stabilization tradeoff.
本実施の形態にかかるモータおよびその駆動回路によれば、以下の効果を有する。
第1に、起動が確実で、安定したモータの回転動作を得るセンサレスモータ駆動回路が提供できる。このときVCO7の制御端子T_cpの電圧をその時々の位相遅れや位相進みの情報に応じて直接、瞬時に駆動するため、レスポンスが早い。
第2に、IC化に適した簡単な回路であるため、IC回路規模の最小化が図れる。
第3に、駆動回路内部にフィードバックループを持たないため安定した回路である。その結果、回路設計や回路検査が容易である。
The motor and its drive circuit according to the present embodiment have the following effects.
First, it is possible to provide a sensorless motor drive circuit that can be reliably started and can obtain a stable motor rotation operation. At this time, since the voltage of the control terminal T_cp of the VCO 7 is directly and instantaneously driven according to the information on the phase lag and phase advance at that time, the response is fast.
Second, since it is a simple circuit suitable for IC implementation, the IC circuit scale can be minimized.
Third, since there is no feedback loop in the drive circuit, the circuit is stable. As a result, circuit design and circuit inspection are easy.
第4に、駆動用IC以外の外付け電気部品点数が少ない。
図1の例ではモータ駆動IC2以外に、電源用のデカップリングコンデンサC_DCを含み、4点の外付け電気部品点数としたが、このうち2点の抵抗はモータ駆動IC2内部に取り込むことが可能であるので、外付け電気部品点数は2点まで削減できる。
また、外付け電気部品の定数は、駆動回路の動作に依存しない独立した値である。モータの磁気特性と機械的時定数に対応すればよいだけなので定数の最適化が容易であり、しかも定数に対して比較的広い許容範囲を持つ。
Fourth, the number of external electrical components other than the driving IC is small.
In the example of FIG. 1, in addition to the
The constants of the external electrical components are independent values that do not depend on the operation of the drive circuit. Since it is only necessary to correspond to the magnetic characteristics and mechanical time constant of the motor, the optimization of the constant is easy, and there is a relatively wide tolerance for the constant.
第5に、これら外付け電気部品の定数が小さく、いわゆる「0603:JIS規格」のチップサイズで得られる値であることから、この点でも全体を小型にできるという利点がある。
電源電圧V_cc=3V、起動電流0.1A、イナーシャ3×10−8[kg・m2]、トルク定数2×10−3[N・m/A]のモータ100を用いた場合、必要な動作波形を得るための定数として、たとえば、チャージポンプ用抵抗器R_cpの抵抗値が68kΩ、チャージポンプ用コンデンサC_cpの容量値が0.022μFと小さいものですむ。よって、これら外付け部品が占める実装面積は極めて小さいという利点がある。
Fifth, since the constants of these external electric components are small and are values obtained with a so-called “0603: JIS standard” chip size, there is an advantage that the whole can be reduced in this point as well.
Necessary operations when using
なお、本発明のモータ駆動回路は、駆動対象を三相のブラシレスモータに限るものではなく、三相以外の多相あるいは単相のブラシレスモータにも適用可能である。また、ロータの着磁数も8極に限らない。
ただし、駆動対象が変更されると、その変更に適合してモータ駆動回路1の構成および動作も変更する必要がある。つまり、コンパレータ数、位相比較数および出力回路の構成を駆動相数に応じて変更し、また、駆動相数および着磁数に応じて出力部を駆動する信号を生成するための構成、たとえばクロックのカウント数や出力デコード信号の位相差を変化させる必要がある。ただし、駆動相数および着磁数が異なっても、それらを問わない基本的な構成や動作に関して上記説明が類推適用できる。
The motor drive circuit of the present invention is not limited to a three-phase brushless motor, and can be applied to a multiphase or single-phase brushless motor other than three-phase. Further, the number of magnetizations of the rotor is not limited to 8 poles.
However, when the drive target is changed, it is necessary to change the configuration and operation of the
なお、本実施の形態にかかる電子機器は、上記モータ駆動回路1およびモータ100を有する。
とくに図示しないが、モータ100のロータ回転軸に偏心部材が取り付けられ、当該モータ100、偏心部材およびモータ駆動回路1が同一のモジュール基板に、振動モータモジュールとして実装してある。振動モータモジュールは、たとえば携帯電話端末などの電子機器に内蔵され、着信時の報知手段として利用される。なお、本発明の電子機器は携帯電話端末に限らないが、本発明の適用によって小型で制御性がよく、かつ、消費電力の低減が可能なことから、本発明は、携帯型電子機器に好適に適用できる。
Note that the electronic apparatus according to the present embodiment includes the
Although not particularly illustrated, an eccentric member is attached to the rotor rotation shaft of the
1…モータ駆動回路、2…モータ駆動IC、3…ロータ位相検出部、4…ロジック部、41…駆動パルス生成部、42…パルス幅位相比較部、43…制御信号生成部、44…セレクタ、5…チャージポンプ回路、6…チャージポンプ電流設定器、7…電圧制御発振器(VCO)、71…VCO用コンデンサ、8…プリアンプ、9…出力部、100…モータ、101…ロータ、102…コイル、102U…U相コイル、102V…V相コイル、102W…W相コイル、C_cp…チャージポンプ用コンデンサ、C_DC…デカップリングコンデンサ、CLK_vco…クロック信号、R_Iref…チャージポンプ電流設定用抵抗器、R_cp…チャージポンプ用抵抗器、U,V,W…駆動信号
DESCRIPTION OF
Claims (5)
制御端子に印加された制御電圧に応じた周波数で発振しクロック信号を生成する電圧制御発振回路を内蔵し、当該電圧制御発振回路からの前記クロック信号に基づいて、前記クロック信号の周波数で規定される周期を有し位相差が順次異なる複数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記複数の駆動信号を前記複数のコイルに供給して前記ロータを回転させたときに、前記複数のコイルに誘起される誘起電圧をモニタし、前記誘起電圧から得られるロータ位相が前記駆動信号から得られる電気位相に対し遅れているときに第1検出信号を生成し、前記電気位相に対し前記ロータ位相が進んでいるときに第2検出信号を生成する位相ずれ検出部と、
前記第1検出信号と前記第2検出信号を入力し、入力した前記第1検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御端子を充電し、入力した前記第2検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御端子を放電する充放電回路と、
前記制御端子に接続され、前記充電または前記放電時の電流変化を、互いに逆の向きを有する前記制御電圧の変化に変換する変換素子と、
前記充放電回路と前記変換素子が前記制御電圧を制御して前記電圧制御発振回路の発振周波数を上げるときの最大制御時間が、前記制御電圧を制御して前記発振周波数を下げるときの最大制御時間より短くなるように、前記第1検出信号と前記第2検出信号のそれぞれに対し、前記アクティブ状態の持続時間の上限を規制する制御規制部と、
を有するモータ駆動回路。 A motor drive circuit for driving a sensorless brushless DC motor comprising a rotor and a plurality of coils facing the rotor,
A built-in voltage controlled oscillator for generating an oscillating clock signal at a frequency according to the applied control voltage to the control terminal, based on the clock signal from the voltage controlled oscillator circuit is defined by the frequency of the clock signal A drive signal generating unit that generates a plurality of drive signals having sequentially different phase differences,
When rotating the rotor by supplying said plurality of drive signals to said plurality of coils, to monitor the voltage induced in the plurality of coils, the rotor phase is the driving signal obtained from the induced voltage A phase shift detector that generates a first detection signal when the electrical phase is delayed with respect to the obtained electrical phase, and generates a second detection signal when the rotor phase is advanced with respect to the electrical phase ;
The first detection signal and the second detection signal are input, the control terminal is charged only for the duration of the active state of the input first detection signal, and only the duration of the active state of the input second detection signal A charge / discharge circuit for discharging the control terminal ;
A conversion element connected to the control terminal for converting a change in current during the charging or discharging into a change in the control voltage having opposite directions;
The maximum control time when the charge / discharge circuit and the conversion element control the control voltage to increase the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit, and the maximum control time when the control voltage is controlled to decrease the oscillation frequency A control restricting part for restricting an upper limit of the duration of the active state for each of the first detection signal and the second detection signal so as to be shorter;
A motor drive circuit.
請求項1に記載のモータ駆動回路。 The motor drive circuit according to claim 1, wherein the drive signal generation unit includes a start control circuit having a start frequency that reliably starts the rotor from when stopped as a lower limit frequency .
前記ブラシレス直流モータを駆動するモータ駆動回路と、
をモジュール化して内蔵している電子機器であって、
前記モータ駆動回路が、
制御端子に印加された制御電圧に応じた周波数で発振しクロック信号を生成する電圧制御発振回路を内蔵し、当該電圧制御発振回路からの前記クロック信号に基づいて、前記クロック信号の周波数で規定される周期を有し位相差が順次異なる複数の駆動信号を生成する駆動信号生成部と、
前記複数の駆動信号を前記複数のコイルに供給して前記ロータを回転させたときに、前記複数のコイルに誘起される誘起電圧をモニタし、前記誘起電圧から得られるロータ位相が前記駆動信号から得られる電気位相に対し遅れているときに第1検出信号を生成し、前記電気位相に対し前記ロータ位相が進んでいるときに第2検出信号を生成する位相ずれ検出部と、
前記第1検出信号と前記第2検出信号を入力し、入力した前記第1検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御端子を充電し、入力した前記第2検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御端子を放電する充放電回路と、
前記制御端子に接続され、前記充電または前記放電時の電流変化を、互いに逆の向きを有する前記制御電圧の変化に変換する変換素子と、
前記充放電回路と前記変換素子が前記制御電圧を制御して前記電圧制御発振回路の発振周波数を上げるときの最大制御時間が、前記制御電圧を制御して前記発振周波数を下げるときの最大制御時間より短くなるように、前記第1検出信号と前記第2検出信号のそれぞれに対し、前記アクティブ状態の持続時間の上限を規制する制御規制部と、
を有する電子機器。 A sensorless brushless DC motor including a rotor and a plurality of coils facing the rotor;
A motor drive circuit for driving the brushless DC motor;
Is an electronic device that is built into a module,
The motor drive circuit is
A voltage-controlled oscillation circuit that oscillates at a frequency according to the control voltage applied to the control terminal and generates a clock signal is built in, and is defined by the frequency of the clock signal based on the clock signal from the voltage-controlled oscillation circuit. A drive signal generating unit that generates a plurality of drive signals having sequentially different phase differences,
When the plurality of drive signals are supplied to the plurality of coils and the rotor is rotated, the induced voltage induced in the plurality of coils is monitored, and the rotor phase obtained from the induced voltage is determined from the drive signal. A phase shift detector that generates a first detection signal when the electrical phase is delayed with respect to the obtained electrical phase, and generates a second detection signal when the rotor phase is advanced with respect to the electrical phase;
The first detection signal and the second detection signal are input, the control terminal is charged only for the duration of the active state of the input first detection signal, and only the duration of the active state of the input second detection signal A charge / discharge circuit for discharging the control terminal ;
A conversion element connected to the control terminal for converting a change in current during the charging or discharging into a change in the control voltage having opposite directions;
The maximum control time when the charge / discharge circuit and the conversion element control the control voltage to increase the oscillation frequency of the voltage controlled oscillation circuit, and the maximum control time when the control voltage is controlled to decrease the oscillation frequency A control restricting part for restricting an upper limit of the duration of the active state for each of the first detection signal and the second detection signal so as to be shorter;
Electronic equipment having
保持された制御電圧に応じた周波数のクロック信号を生成するステップと、
前記クロック信号の前記周波数で規定される周期を有し位相差が順次異なる複数の駆動信号を、前記クロック信号に基づいて生成するステップと、
前記複数の駆動信号を前記複数のコイルに供給して前記ロータを回転させたときに、前記複数のコイルに誘起される誘起電圧をモニタし、前記誘起電圧から得られるロータ位相が前記駆動信号から得られる電気位相に対し遅れているときに第1検出信号を生成し、前記電気位相に対し前記ロータ位相が進んでいるときに第2検出信号を生成するステップと、
前記第1検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御電圧の保持ノードを充電することにより、前記クロック信号の生成ステップにおける前記制御電圧を変化させ、前記第2検出信号のアクティブ状態の持続時間だけ前記制御電圧の保持ノードを放電することにより、前記クロック信号の生成ステップにおける前記制御電圧を前記充電時とは逆向きに変化させるステップと、
を含み、
前記充電と放電により前記制御電圧を変化させるステップにおいて、前記制御電圧が変化して前記クロック信号の前記周波数が上がるときの最大制御時間が、前記制御電圧が逆向きに変化して前記クロック信号の前記周波数が下がるときの最大制御時間より短くなるように、前記第1検出信号と前記第2検出信号のそれぞれに対し、前記アクティブ状態の持続時間の上限を規制する
モータ駆動方法。 A motor driving method for driving a sensorless brushless DC motor comprising a rotor and a plurality of coils facing the rotor,
Generating a clock signal having a frequency according to the held control voltage;
Generating a plurality of drive signals having a cycle defined by the frequency of the clock signal and having sequentially different phase differences based on the clock signal;
When the plurality of drive signals are supplied to the plurality of coils and the rotor is rotated, the induced voltage induced in the plurality of coils is monitored, and the rotor phase obtained from the induced voltage is determined from the drive signal. Generating a first detection signal when delayed with respect to the resulting electrical phase, and generating a second detection signal when the rotor phase is advanced relative to the electrical phase;
By charging the holding node of the control voltage for the duration of the active state of the first detection signal, the control voltage in the generation step of the clock signal is changed, and only for the duration of the active state of the second detection signal. Changing the control voltage in the generation step of the clock signal in a direction opposite to that during the charging by discharging the holding node of the control voltage; and
Including
In the step of changing the control voltage by the charging and discharging, the maximum control time when the frequency of the clock signal is increased by changing the control voltage, the control voltage is changed in the opposite direction, and the clock signal The upper limit of the duration of the active state is regulated for each of the first detection signal and the second detection signal so as to be shorter than the maximum control time when the frequency decreases.
Motor drive method .
請求項4に記載のモータ駆動方法。 When the clock signal is generated, the lower limit frequency is controlled so that the lower limit is the starting frequency at which the rotor is reliably started from when stopped.
The motor driving method according to claim 4 .
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004171071A JP4049126B2 (en) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | Motor drive circuit, electronic device, and motor drive method |
TW094118598A TW200616323A (en) | 2004-06-09 | 2005-06-06 | Motor drive circuit, motor apparatus and motor drive method |
US11/628,819 US7342367B2 (en) | 2004-06-09 | 2005-06-09 | Motor drive circuit, motor system, and motor drive method |
PCT/JP2005/010557 WO2005122387A1 (en) | 2004-06-09 | 2005-06-09 | Motor drive circuit, motor, and motor drive method |
KR1020067025925A KR101158943B1 (en) | 2004-06-09 | 2005-06-09 | Motor drive circuit, motor, and motor drive method |
CN2005800244965A CN1998131B (en) | 2004-06-09 | 2005-06-09 | Motor drive circuit, motor, and motor drive method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004171071A JP4049126B2 (en) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | Motor drive circuit, electronic device, and motor drive method |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005354777A JP2005354777A (en) | 2005-12-22 |
JP4049126B2 true JP4049126B2 (en) | 2008-02-20 |
Family
ID=35503430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004171071A Expired - Fee Related JP4049126B2 (en) | 2004-06-09 | 2004-06-09 | Motor drive circuit, electronic device, and motor drive method |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7342367B2 (en) |
JP (1) | JP4049126B2 (en) |
KR (1) | KR101158943B1 (en) |
CN (1) | CN1998131B (en) |
TW (1) | TW200616323A (en) |
WO (1) | WO2005122387A1 (en) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7679302B1 (en) * | 2006-06-29 | 2010-03-16 | Cypress Semiconductor Corporation | Circuit for forming phase shifted signals for three phase BLDC motor control |
JP4163226B2 (en) * | 2006-08-31 | 2008-10-08 | 本田技研工業株式会社 | Motor control device |
US20080090488A1 (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Dancing Helix Llc | Drive unit for mobile assembly |
TW200913442A (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-16 | Chuan-Sheng Chen | Coilless motor |
ITBO20070619A1 (en) * | 2007-09-12 | 2009-03-13 | Spal Automotive Srl | ELECTRIC DRIVE AND PILOT METHOD OF THE SAME. |
JP5325607B2 (en) * | 2008-03-19 | 2013-10-23 | ローム株式会社 | Frequency-locked loop circuit, speed discriminator circuit, motor drive device |
US20100070659A1 (en) * | 2008-09-17 | 2010-03-18 | Kenneth Ma | Method and system for operating and/or charging a battery powered usb device based on a usb port type |
JP5149250B2 (en) * | 2009-07-09 | 2013-02-20 | 株式会社日立製作所 | Control device for permanent magnet synchronous motor |
JP5742110B2 (en) * | 2010-04-14 | 2015-07-01 | 日産自動車株式会社 | Power converter |
CN102013862B (en) * | 2010-04-23 | 2013-06-05 | 峰岹科技(深圳)有限公司 | Sensor-free driving method of permanent magnet alternating-current motor |
WO2011141607A1 (en) * | 2010-05-12 | 2011-11-17 | Universitat De Barcelona | Electric driver circuit for supplying power to a power consuming device |
GB2503217B (en) * | 2012-06-18 | 2014-12-10 | Protean Electric Ltd | A method and control unit for an electric motor or generator |
JP6259236B2 (en) * | 2013-09-24 | 2018-01-10 | ローム株式会社 | Motor drive device |
US9899941B1 (en) * | 2016-08-22 | 2018-02-20 | Ge Aviation Systems, Llc | Damping system for a generator |
JP6985193B2 (en) * | 2018-03-22 | 2021-12-22 | 日立Astemo株式会社 | Discharge control device |
TWI760915B (en) * | 2020-11-05 | 2022-04-11 | 致新科技股份有限公司 | Motor controller |
US11290037B1 (en) | 2020-11-06 | 2022-03-29 | Global Mixed-Mode Technology Inc. | Motor controller |
CN116345961B (en) * | 2023-03-13 | 2024-04-19 | 龙芯中科(金华)技术有限公司 | Motor control system, motor control method, electronic equipment and readable storage medium |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5703449A (en) * | 1990-10-19 | 1997-12-30 | Seiko Epson Corporation | Controller for brushless DC motor without position sensor |
JP3015588B2 (en) * | 1992-05-18 | 2000-03-06 | 株式会社東芝 | Current generation circuit for commutatorless motor |
US5430362A (en) * | 1993-05-12 | 1995-07-04 | Sundstrand Corporation | Engine starting system utilizing multiple controlled acceleration rates |
JPH087557A (en) | 1994-06-24 | 1996-01-12 | Sony Corp | Disk device |
JP3351131B2 (en) * | 1994-10-17 | 2002-11-25 | ソニー株式会社 | Sensorless motor drive circuit |
JP3151758B2 (en) * | 1995-06-23 | 2001-04-03 | ソニー株式会社 | Sensorless motor drive circuit |
DE10037972B4 (en) * | 1999-08-05 | 2005-09-15 | Sharp K.K. | Device and method for electric motor control |
JP2001061291A (en) | 1999-08-23 | 2001-03-06 | Yamamoto Denki Kk | Sensorless drive device and method of brushless dc motor using digital phase synchronization loop |
JP2001184805A (en) | 1999-12-28 | 2001-07-06 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Clock extracting device |
US6850426B2 (en) * | 2002-04-30 | 2005-02-01 | Honeywell International Inc. | Synchronous and bi-directional variable frequency power conversion systems |
-
2004
- 2004-06-09 JP JP2004171071A patent/JP4049126B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2005
- 2005-06-06 TW TW094118598A patent/TW200616323A/en not_active IP Right Cessation
- 2005-06-09 US US11/628,819 patent/US7342367B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-06-09 WO PCT/JP2005/010557 patent/WO2005122387A1/en active Application Filing
- 2005-06-09 KR KR1020067025925A patent/KR101158943B1/en not_active IP Right Cessation
- 2005-06-09 CN CN2005800244965A patent/CN1998131B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US7342367B2 (en) | 2008-03-11 |
JP2005354777A (en) | 2005-12-22 |
KR101158943B1 (en) | 2012-06-21 |
CN1998131A (en) | 2007-07-11 |
TWI299937B (en) | 2008-08-11 |
US20070236168A1 (en) | 2007-10-11 |
KR20070024578A (en) | 2007-03-02 |
WO2005122387A1 (en) | 2005-12-22 |
CN1998131B (en) | 2011-04-06 |
TW200616323A (en) | 2006-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4049126B2 (en) | Motor drive circuit, electronic device, and motor drive method | |
US8531146B2 (en) | Robot | |
EP0557811A1 (en) | Digital-analog driver for brushless D.C. spindle motor | |
US20070092232A1 (en) | Motor drive unit | |
JP2002199778A (en) | Motor drive | |
JP2002369573A (en) | Brushless motor drive apparatus | |
JP3565165B2 (en) | Brushless motor for vibration | |
US6512342B2 (en) | Brushless motor driving device | |
EP2009781B1 (en) | Drive control circuit for electric motor | |
JP2011155802A (en) | Controller of motor and method for controlling the same | |
US8729839B2 (en) | Driving apparatus for sensorless fan motor | |
JP2006166587A (en) | Motor driver, fan motor using same, blower fan using same, and electronic device using same | |
JP3692923B2 (en) | Motor driver | |
JPH10150793A (en) | Motor controller, refrigerator/air-conditioner | |
JP2004173360A (en) | DC brushless motor speed detection circuit | |
JP2000023481A (en) | Pwm control circuit apparatus | |
JP4467314B2 (en) | Integrated circuit for motor drive | |
JP3079617B2 (en) | Commutatorless DC motor | |
JP2000083393A (en) | Rotor position detecting device for sensorless motor | |
JP3394765B2 (en) | Commutatorless DC motor | |
JP3394763B2 (en) | Commutatorless DC motor | |
JP2002305892A (en) | Drive for brushless motor | |
JP2004153971A (en) | Method and apparatus for changing number of motor revolutions in disk drive and signal system ic | |
JP2003189665A (en) | DC brushless motor parallel drive circuit | |
JPH0389890A (en) | Drive controller for brushless motor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070410 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070531 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070807 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071106 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071119 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101207 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111207 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121207 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131207 Year of fee payment: 6 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |